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Reaktivierung von Photorezeptoren in Organ­spen­derau­gen

Im Rahmen einer Reihe von Entdeckungen, die die Gehirn- und Sehforschung verändern könnten, ist es Wis­sen­schaft­lern gelungen, Pho­to­re­zep­tor­zel­len in Netzhäuten von Spenderaugen zu reaktivieren und die Kommunikation zwischen den Zellen wie­der­her­zu­stel­len.

Ein Forschungsteam des John A. Moran Eye Center an der University of Utah und Mitarbeiter von Scripps Research untersuchten an der Netzhaut – als Modell des zentralen Nervensystems – wie Neuronen absterben. Zudem entwickelten sie eine neue Methode, um diese zu reaktivieren.

„Wir konnten Pho­to­re­zep­tor­zel­len in der menschlichen Makula aufwecken, das ist der Teil der Netzhaut, der für unser zentrales Sehen und unsere Fähigkeit, feine Details und Farben zu sehen, verantwortlich ist“, erklärt Fatima Abbas, Wis­sen­schaft­le­rin am Moran Eye Center und Hauptautorin der Studie. „In Augen, die bis zu fünf Stunden nach dem Tod eines Organspenders entnommen wurden, reagierten diese Zellen auf helles Licht, farbiges Licht und sogar auf sehr schwache Lichtblitze.“

Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ver­lust zwischen Netzhautzellen erforderte Optimierungen

Während der ersten Experimente mit wiederbelebten Photorezeptoren schienen die Zellen ihre Fähigkeit verloren zu haben, mit anderen Zellen in der Netzhaut zu kommunizieren. Das Team identifizierte Sau­er­stoff­man­gel als kritischen Faktor, der zu diesem Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ver­lust führte.

Um die Voraussetzungen zu optimieren, beschaffte Prof. Anne Hanneken (Scripps Research Institute) Organ­spen­derau­gen in weniger als 20 Minuten nach dem Tod. Zusätzlich entwarf Frans Vinberg (Moran Eye Center) eine spezielle Trans­por­t­ein­heit, welche die Sauerstoff- sowie Nähr­stoff­ver­sor­gung der Spenderaugen sicherte.

Vinberg entwickelte außerdem ein Instrument, um die Netzhaut zu stimulieren und die elektrische Aktivität ihrer Zellen zu messen. So war das Team in der Lage, ein bestimmtes elektrisches Signal wie­der­her­zu­stel­len, das in lebenden Augen zu sehen ist: die „B-Welle“. Das ist nach Angaben des Forschungsteams die erste B-Wellen-Aufnahme, die von der zentralen Netzhaut postmortaler menschlicher Augen gemacht wurde.

Neu­ro­de­ge­ne­ra­tive Erkrankungen verstehen

„Wir konnten die Netzhautzellen dazu bringen, miteinander zu kommunizieren, wie sie es im lebenden Auge tun, um menschliches Sehen zu vermitteln“, erörtert Vinberg. „Frühere Studien haben eine sehr begrenzte elektrische Aktivität in den Augen von Organspendern wie­der­her­ge­stellt, aber das wurde nie in der Makula erreicht und niemals in dem Ausmaß, wie wir das jetzt demonstriert haben.“

Diese neue Methode könnte nach Einschätzung der Wissenschaftler für die Untersuchung weiterer neuronaler Gewebe im Zen­tral­ner­ven­sys­tem verwendet werden und somit ein besseres Verständnis von neu­ro­de­ge­ne­ra­ti­ven Erkrankungen schaffen – so auch von Netz­haut­erkrankungen, die zur Erblindung führen.

Die Nature-Studie „Revival of light signaling in the postmortem mouse and human retina“ hat Daten von mehr als 40 menschlichen Spenderaugen bereitgestellt – inklusive der ersten Beschreibung eines Mechanismus, der voraussichtlich die Geschwindigkeit des zentralen Sehvorgangs begrenzt.

Weitreichende Vorteile für die Sehforschung

Vinberg weist darauf hin, dass dieser Ansatz die For­schungs­kos­ten im Vergleich zur Nutzung nicht­mensch­li­cher Primaten sowie die Abhängigkeit von Tiermodellen reduzieren könnte. Diese bisherigen Modelle lieferten zudem Ergebnisse, die nicht immer auf den Menschen zuträfen. Denn obwohl Mäuse keine Makula hätten, würden sie häufig in der Sehforschung verwendet. Auch könnten Wissenschaftler neue potenzielle Therapien an funk­tio­nie­ren­den menschlichen Augenzellen testen und so die Arz­nei­mit­tel­ent­wick­lung beschleunigen.

„Die wis­sen­schaft­li­che Gemeinschaft kann jetzt das menschliche Sehvermögen auf eine Weise untersuchen, die mit Labortieren einfach nicht möglich ist“, erklärt Vinberg. „Wir hoffen, dass dies Organ­spen­de­ge­sell­schaf­ten, Organspender und Augenbanken motivieren wird, indem es ihnen hilft, die aufregenden neuen Möglichkeiten zu verstehen, die diese Art der Forschung bietet.“

Hanneken – langjährige Netz­haut­chir­ur­gin am Scripps Memorial Hospital „La Jolla“ – sagte, dass die Fähigkeit, lebensfähige Teile menschlichen Netzhautgewebes herzustellen, in Zukunft neue Therapien für Krankheiten, die zur Erblindung führen, ermöglichen könnte.

„Bisher war es nicht möglich, die Zellen in allen verschiedenen Schichten der zentralen Netzhaut dazu zu bringen, miteinander zu kommunizieren, wie sie es normalerweise in einer lebenden Netzhaut tun“, berichtet Hanneken. „In Zukunft werden wir diesen Ansatz nutzen können, um Behandlungen zur Verbesserung des Sehvermögens und der Licht­si­gnal­lei­tung in Augen mit Maku­laer­kran­kun­gen – wie Altersbedingter Makula­degeneration – zu entwickeln.“

Spenderaugen für die Studie wurden in Zusammenarbeit mit der Utah Lions Eye Bank, der San Diego Eye Bank und der Organ­spen­de­ge­sell­schaft LifeSharing gewonnen. Unterstützt wurde die For­schungs­a­r­beit von den National Institutes of Health und durch eine Förderung der Research to Prevent Blindness (New York) für das Department of Ophthalmology & Visual Sciences der University of Utah.

Quelle: biermann-medizin.de

Datum: 
Freitag 27. Mai 2022, 11:05
Kategorien: 
Grund­lagen­forschung