Statt Medikamente: Mit Elektronik gegen Diabetes

AUDIO: Statt Medikamente: Mit Elektronik gegen Diabetes (2 Min)

von MDR Wissen, Katrin Tominski

Wenn sich kommenden Mittwoch (28. Oktober 2026) in Halle die Türen zum Silbersalz-Festival öffnen, dann dreht sich fünf Tage lang alles die Medizin der Zukunft, um die Optimierung des Körpers. “Ich, verbesserlich” ist das Motto für 2026. Mit seinem Implantat wäre das Schweizer Forschungsteam dort bestens aufgehoben, denn es könnte die Behandlung revolutionieren – wenn es beim Menschen funktioniert.

Diabesität – die gefährliche Kombi

Zucker im Blut ist lebensnotwendig. Doch wenn der Blutzuckerspiegel dauerhaft zu hoch ist, kann das Blutgefäße, Nerven und Organe schädigen. Bei Menschen mit Typ-2-Diabetes gelingt es dem Körper nicht mehr ausreichend, den Blutzucker zu regulieren. Häufig kommen Übergewicht und Fettstoffwechselstörungen hinzu. Diese Kombination wird auch als “Diabesität” bezeichnet.

Die Behandlung setzt auf Veränderungen des Lebensstils und Medikamente, welche die Wirkung von Insulin verbessern, die körpereigene Insulinproduktion beeinflussen oder die Ausscheidung von Zucker über die Nieren fördern.

Hochverarbeitete Lebensmittel

Zwei unterschiedliche Mahlzeiten, aber exakt dieselben Nährwerte. Müsste unser Körper nach dem Verzehr nicht gleich reagieren? Eigentlich war das die Ausgangsthese. Aber die Studie zeigt ein anderes Ergebnis.

In der Fachzeitschrift “Science” präsentieren nun Martin Fussenegger, Professor am Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel, und sein Team eine Lösung: Sie haben einen Blutzucker abbauenden elektrischen Katalysator entwickelt, der in den Körper implantiert werden kann. Dieser wandelt überschüssige Glukose im Blut in Glukonat um, das über den Urin ausgeschieden wird. So steht ein Teil des Zuckers nicht mehr für die Speicherung als Körperfett zur Verfügung. In Versuchen mit Mäusen sanken dadurch sowohl der Blutzucker als auch das Körpergewicht.

Von Medikamenten zu Elektronik

Das Implantat heißt “Echo” – kurz für “Electrocatalytic Closed-Loop Health Optimization”. Übersetzt geht es um eine elektrokatalytische, rückgekoppelte Steuerung zur Optimierung der Gesundheit. Fussenegger sieht den neuen Ansatz als Paradigmenwechsel: weg von klassischen Medikamenten hin zu elektronisch gesteuerten, skalierbaren Interventionen. “Seit Jahrzehnten behandeln wir Diabetes, indem wir dem Körper vorgeben, wie er mit Glukose umgehen soll. Jetzt zeigen wir, dass wir die Glukose direkt kontrollieren können, und zwar mit Elektronik statt mit Medikamenten.”

Frühzeitige Diagnose

Für Mediziner ist es wichtig, zu erkennen, ob jemand in den kommenden Jahren an Diabetes erkranken wird. Eine Clustereinordnung, die man dafür bisher bei Menschen im mittleren Alter verwendete, hilft auch bei Älteren.

Wie funktioniert das Zucker-Implantat?

Im Zentrum des Implantats steht die Elektrokatalyse. Dabei werden chemische Reaktionen mithilfe einer elektrisch angesteuerten Katalysatoroberfläche beschleunigt und die Glucose in Glukonat umgewandelt. Glukose ist der Zucker, der im Blut gemessen wird und den Körperzellen als Energiequelle dient. Glukonat ist eine chemisch verwandte Verbindung, die teilweise über die Nieren ausgeschieden wird. Allerdings verstoffwechselt sie der Körper auch weiter, deswegen verschwindet sie nicht zwangsläufig vollständig aus dem Organismus.

Komplett aus anorganischen Materialien

Das Implantat besteht nur aus anorganischen Materialien und kommt ohne Zellen, Enzyme oder andere biologische Komponenten aus. Stattdessen besteht es aus Graphitfilz, der mit nanometergrossen Goldflocken und noch kleineren Platinpartikeln bestückt ist. Alle verwendeten Materialien sind laut Fussenegger biokompatibel. Die nanostrukturierte Oberfläche des Katalysators haben die Forschenden selbst entwickelt.

Die kugeligen Strukturen erinnern an Sandrosen und bestehen aus winzigen Goldplättchen, die mit Platinpartikeln “bestäubt” sind.

Das Implantat enthält zudem eine elektronische Steuereinheit in einem 3D-gedruckten Gehäuse. Die Energieversorgung erfolgt drahtlos über eine international für medizinische und wissenschaftliche Anwendungen vorgesehene Funkfrequenz von 13,56 MHz.

Smartphone soll Katalysator steuern

Die Arbeit des Echo lässt sich gezielt ein- und ausschalten. Dafür ist das Gerät mit einem kontinuierlichen Glukosemonitor verbunden, der die Glukosekonzentration misst. Die Werte werden über ein Smartphone an das System übermittelt. Überschreitet der Glukosewert einen festgelegten Schwellenwert, wird das Implantat aktiviert. Sinkt der Wert wieder, soll es sich abschalten. Die Forschenden sprechen von einem geschlossenen Regelkreis – dem Closed-Loop-System. Das Prinzip kennt man bereits aus anderen Bereichen der Diabetestherapie: Auch automatisierte Insulinabgabesysteme verknüpfen die Glukosemessung mit einer darauf abgestimmten Behandlung.

Studie

Die Diagnose Prädiabetes heißt nicht zwangsläufig, später mit Diabetes Typ 2 zu leben. Das zeigt eine Studie aus den USA, die 1996 begonnen wurde. Die Ergebnisse sind aber nicht auf jeden Prädiabetiker übertragbar.

Mit Mäusen funktioniert es

Die Forschenden testeten Echo an adipösen Mäusen mit Typ-2-Diabetes. Bereits eine Stunde nach der Aktivierung hatten die Tiere wieder normale Blutzuckerwerte. Über sechs Wochen verloren die Mäuse an Gewicht. Während des Versuchs beobachteten die Forschenden keine erkennbaren Unterzuckerungen oder negativen Auswirkungen auf die untersuchten Körperfunktionen, Entzündungsmarker und das Verhalten.

Kinderkrankheit

Typ-2-Diabetes galt lange als Krankheit des Alters. Eine neue US-Studie zeigt nun einen drastischen Anstieg bei Jugendlichen. Auch deutsche Daten weisen auf einen besorgniserregenden Trend hin.

Von Mäusen zu Menschen

“Die entscheidende Frage ist für mich ganz klar die Projektion auf den Menschen. Wir reden hier über Mäuse”, sagt Andreas Birkenfeld, Ärztlicher Direktor für Diabetologie, Endokrinologie und Nephrologie am Universitätsklinikum Tübingen, der nicht an der Studie beteiligt war. Menschen hätten ein viel größeres Blutvolumen und damit auch eine ganz andere Menge an Glukose, die entfernt werden muss. “Genau da liegt das Problem: Die Leistung des Systems hängt von der Oberfläche der Elektrode ab, die zu entfernende Glukosemenge aber vom Körpervolumen. Wir wissen überhaupt noch nicht, wie groß das Implantat beim Menschen sein müsste oder ob man vielleicht mehrere davon benötigt.”

Hinzu komme laut dem Diabetes-Experten noch die Frage, wie lange das Implantat hält und wie oft es ausgetauscht werden muss. “Wenn dafür regelmäßig operiert werden müsste, wäre das sicherlich ein erhebliches Hindernis. Andererseits entwickelt sich die Technik schnell weiter, und kleinere, langlebige Implantate sind durchaus vorstellbar”, sagte Birkenfeld. “Was bei einer Maus funktioniert, muss noch lange nicht beim Menschen funktionieren. Die Umsetzung im Menschen könnte meiner Einschätzung nach zu einer entscheidenden Hürde werden.”

Welche Risiken gibt es beim Gerät?

Michael Roden, Geschäftsführer des Deutschen Diabetes-Zentrums (DDZ), sieht ebenfalls offene Fragen. “Zahlreiche Risiken sind vorstellbar. Dazu gehören Infektionen bei der Implantation oder beim technisch bedingten Wechsel des Geräts, ein Ausfall der elektrischen Einheit oder der automatischen Regelung (Closed-Loop-Steuerung) sowie allergische Reaktionen”, erklärt der Diabetes-Experte. Hinzu käme die unbekannte Langzeitwirkung dauerhafter elektrischer Ströme. “Neben möglichen lokalen Reaktionen sind es vor allem mögliche technische Fehler, die eventuell zu gefährlicher Fehlsteuerung führen, etwa zu stark erhöhter oder zu niedriger Blutglukose (Hyper- und Hypoglykämie) oder zu einer Überreaktion mit Ketoazidose, also einer Übersäuerung des Blutes.”

Kinderkrankheit

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Ketonkörper: erwünschter Fettabbau mit Risiken

Besonders aufmerksam verfolgen die Forschenden die Zunahme der Ketonkörper. Diese entstehen, wenn der Körper verstärkt Fett zur Energiegewinnung nutzt. In bestimmten Situationen ist das ein normaler Stoffwechselvorgang. Bei einem ausgeprägten Insulinmangel können sich Ketonkörper jedoch gefährlich anreichern. Dann droht eine diabetische Ketoazidose: Das Blut übersäuert, was lebensbedrohlich werden kann.

Roden warnt deshalb davor, das Verfahren als grundsätzlich für alle Menschen mit Diabetes geeignet anzusehen. Besonders problematisch könnte es für Menschen mit Typ-1-Diabetes oder lange bestehendem Typ-2-Diabetes sein, wenn ein ausgeprägter Insulinmangel vorliegt. Auch Menschen mit eingeschränkter Leber- oder Nierenfunktion könnten gefährdet sein. Bei ihnen kann das Risiko einer Übersäuerung durch Ketonkörper oder Laktat erhöht sein.

Hauptgrund Übergewicht

Aktuell leben 9 Millionen Deutsche mit Diabetes – das kostet jährlich 30 Milliarden Euro. Bis 2040 könnten es 12 Millionen Erkrankte sein. Die Deutsche Diabetes Gesellschaft fordert ein politisches Umsteuern.

Gerät lässt sich präzise steuern

Siegfried Ussar, Direktor der Abteilung Adipozyten und Metabolismus (ADM), am Helmholtz Zentrum München spricht das fehlende Insulin an. “‘Echo‘ könnte allenfalls ein zusätzliches Element der Diabetestherapie sein. Die zugrunde liegende Insulindefizienz – also ein Mangel an Insulin – behebt das Implantat nicht”, erklärte der Experte. Eine notwendige Insulintherapie würde es vor allem bei Typ-1-Diabetes nicht ersetzen. Der Diabetes-Forscher sieht aber auch einen entscheidenden Vorteil: ” Dieses Gerät lässt sich jedoch theoretisch präzise steuern. Die Effektgröße und Schnelligkeit der Methodik sind beeindruckend und zugleich verwirrend, da ja nicht der Blutzucker direkt, sondern der Zucker in der Gewebeflüssigkeit reguliert wird.” Wichtige präklinische Untersuchungen sollten weitere Informationen zum genauen Wirkungsmechanismus liefern.

Kann man schon bald auf Medikamente verzichten?

Trotz der offenen Fragen sehen die deutschen Experten mögliche Perspektiven. Birkenfeld kann sich vorstellen, dass ein solches System eines Tages auch für Menschen interessant sein könnte, die viele Medikamente einnehmen müssen oder Schwierigkeiten haben, diese zuverlässig einzunehmen. Ein Implantat, das im Hintergrund arbeitet und sich automatisch an den Glukosewert anpasst, könnte den Alltag erleichtern.

Könnte das Implantat Diabetes eines Tages verhindern?

Noch weiter reicht eine andere Überlegung: Könnte ein solches Implantat schon eingesetzt werden, bevor sich ein Typ-2-Diabetes vollständig entwickelt? Denkbar wäre, Menschen mit hohem Diabetesrisiko frühzeitig zu behandeln, um den Stoffwechsel zu entlasten. Birkenfeld betont jedoch, dass dies bislang eine theoretische Zukunftsperspektive ist.

Die Studie steht für einen neuen Ansatz in der Behandlung von Stoffwechselerkrankungen: Statt ausschließlich mit Medikamenten in die körpereigene Regulation einzugreifen, könnte künftig auch elektronische Technik gezielt chemische Prozesse steuern. Ob daraus eine praktikable Therapie wird, hängt davon ab, ob sich die Wirkung beim Menschen bestätigen lässt – und ob sich die Risiken beherrschen lassen.

(kt)