Implantat senkt Blutzucker bei Mäusen mit Typ-2-Diabetes

Ein Team um Martin Fussenegger, Professor am Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel, hat das Implantat ECHO entwickelt, das Glukose direkt aus dem Blut entfernt. Laut der am 22. Oktober 2026 in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie stellte eine drahtlose Aktivierung mit geringer Leistung von 0,75 Volt und 10 Milliampere die Glukosehomöostase bei Mäusen mit Typ-2-Diabetes innerhalb einer Stunde wieder her. Während einer sechswöchigen Behandlung verlagerte sich der Stoffwechsel der Tiere von der Glukose- zur Fettnutzung. Die Forschenden stellten weder Unterzuckerung noch nachweisbare nachteilige physiologische, entzündliche oder verhaltensbezogene Effekte fest.

Eine Krankheit mit wachsendem Ausmaß

Weltweit stieg die Zahl der Menschen mit Diabetes laut der Weltgesundheitsorganisation von 200 Millionen im Jahr 1990 auf 830 Millionen im Jahr 2022. Mehr als die Hälfte der Erwachsenen ab 30 Jahren mit Diabetes nahm 2022 keine Medikamente gegen die Erkrankung, wobei die Behandlungsabdeckung in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen am niedrigsten war. Nach Angaben der Studienautoren verursachen lebensstilbedingter Typ-2-Diabetes und die damit verbundene Adipositas weltweit jährlich Gesundheitskosten von nahezu 3 Billionen Dollar.

Wie das Implantat Glukose aus dem Blut entfernt

Das Gerät enthält laut den Studienautoren mit Platin versehene Goldnanocluster in Graphitfilz, die Blutglukose selektiv und elektrisch steuerbar zu Glukonat oxidieren. Laut der ETH Zürich wird durch die Umwandlung ein Teil der Glukose nicht mehr im Gewebe gespeichert; das entstehende Glukonat wird anschließend mit dem Urin ausgeschieden. Der Katalysator besteht nach Angaben der Universität vollständig aus anorganischen Materialien und benötigt keine Zellen, Enzyme oder andere biologische Komponenten.

Elektrokatalysator und Schaltungselektronik sitzen laut Physics World in einem 26 mal 14 mal 5 Millimeter großen Gehäuse. Das gesamte, 3D-gedruckte Gehäuse ist zusätzlich in biokompatibles Zellulose-Alginat-Albumin eingekapselt. Die Energie kommt drahtlos bei einer Frequenz von 13,56 Megahertz, die international für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendungen reserviert ist. Ein handelsüblicher Glukosesensor, wie ihn viele Menschen mit Diabetes am Oberarm tragen, misst die Gewebeglukose kontinuierlich und sendet bei zu hohen Werten nach einer Mahlzeit per Bluetooth ein Signal an ein Smartphone, das den Katalysator aktiviert. Sobald der gewünschte Glukosewert erreicht ist, schaltet sich das Implantat automatisch ab.

Die Ergebnisse bei Mäusen

In einer sechswöchigen Behandlungsreihe aktivierte das Team das Implantat laut dem Fachmedium DeviceMed täglich 60 Minuten lang; die Hauptversuchsgruppen umfassten jeweils acht Tiere. Die behandelten Mäuse verloren bis zu 10 Prozent ihres Körpergewichts, während die Triglyceridwerte sanken und freie Fettsäuren sowie Ketonkörper zunahmen. Fussenegger erklärte dazu, das System arbeite mit sehr niedriger Spannung. Seine Experimente hätten zudem keine Hinweise auf Gewebeschäden durch elektrische oder thermische Effekte gezeigt.

Laut Science News lief eine automatische, per Smartphone gesteuerte Regelung zwei Wochen lang bei acht Mäusen. Der Katalysator blieb laut Science News bis zu drei Monate unter der Haut der Tiere funktionsfähig, wobei die Studie nicht ermittelte, wie lange das gesamte Gerät halten würde.

Dieselbe Gruppe hatte bereits 2023 in der Fachzeitschrift Advanced Materials einen anderen Ansatz vorgestellt: eine durch Blutglukose betriebene metabolische Brennstoffzelle aus einem kupferhaltigen Kohlenstoffnanoröhren-Verbundmaterial, die überschüssige Glukose in elektrische Energie umwandelte und damit die Insulinfreisetzung aus gentechnisch veränderten Betazellen antrieb. Frühere Systeme des Teams beruhten laut der ETH Zürich auf speziell entwickelten genetischen Netzwerken, deren biologische Komponenten zusätzliche Herausforderungen bei Immuntoleranz, Stabilität, Herstellung und behördlicher Zulassung mit sich brachten. Die technische Entwicklung des neuen ECHO-Implantats könnte nach Einschätzung der ETH einfacher sein.

Welche Fragen zur Studie offenbleiben

José M. Ordovás wertete gegenüber SMC España die elektrisch gesteuerte Umwandlung ohne Insulingabe als eigentliche Neuerung gegenüber der Arbeit von 2023, mahnte aber an, dass die Langzeitsicherheit und die Folgen bei eingeschränkter Nierenfunktion noch offen seien. Josefa García Barrado kritisierte beim selben Forum, die Studie erkläre nicht, ob neben Glukonat weitere Reaktionsprodukte entstehen könnten oder ob veränderte Bedingungen wie pH-Wert, Expositionsdauer oder Implantatlage schädliche Effekte auslösen könnten. Der nicht an der Studie beteiligte Endokrinologe David Klonoff nannte die Methode laut Science News potenziell vielversprechend, forderte aber, die Risiken vor sicheren Tests am Menschen sorgfältig auszuschließen. Klonoff verwies darauf, dass noch geklärt werden müsse, wie viel Glukonat die Nieren ausscheiden können: Eine Anreicherung könnte den Säure-Basen-Haushalt stören, während die Ausscheidung Elektrolyte wie Natrium und Kalium vermindern könnte. Menschen verzehren nach seiner Schätzung täglich etwa 250 Gramm Kohlenhydrate gegenüber zwei Gramm bei Mäusen, wofür ein deutlich größeres Implantat oder mehrere Geräte nötig sein könnten.

Bedingungen vor dem Schritt zum Menschen

Fussenegger selbst nennt die Vergrößerung der elektrokatalytischen Kapazität für den deutlich höheren Glukoseumsatz beim Menschen als eine der zentralen Herausforderungen auf dem Weg zu einem klinischen Gerät. Als nächsten Schritt will das Team Glukoseregulation, Langzeitsicherheit und Geräteleistung in größeren Tieren wie Schweinen und Schafen untersuchen, bevor es Studien am Menschen erwägt. Der Diabetesmediziner Sufyan Hussain bezeichnete die ersten Ergebnisse laut BBC Science Focus als sehr vielversprechend, verlangte aber sorgfältig kontrollierte Studien am Menschen, bevor eine solche Behandlung eingesetzt werden könne. Er forderte zudem ein besseres Verständnis der längerfristigen Folgen der Glukonatproduktion und der Glukonatausscheidung für die Nierenfunktion, während Fussenegger einräumt, dass Menschen mit eingeschränkter Nierenfunktion besondere Berücksichtigung benötigen könnten.