Artikel zur Langlebigkeit

Neue Zellinjektionstechnik könnte Sehverlust rückgängig machen

eine neue Zellinjektionstechnik könnte den Sehverlust rückgängig machen
  • Eine neue Methode zur Injektion gesunder Zellen in geschädigte Augen könnte den Sehverlust bei einigen Augenerkrankungen rückgängig machen, darunter altersbedingte Makuladegeneration und Retinitis pigmentosa, bei denen Zellen in der Netzhaut absterben. 

  • Bei dieser Studie wurden gesunde Photorezeptorzellen oder RPE-Zellen (retinales pigmentiertes Epithel) in das Auge injiziert, um die toten Zellen zu ersetzen. 

  • Obwohl dies schon früher geschehen ist, sterben die zuvor injizierten gesunden Zellen ebenfalls ab. Jetzt nutzen die injizierten Zellen Hydrogele, um das Überleben der Zellen nach der Transplantation zu fördern. 

Forscher der U of T Engineering haben eine neue Methode entwickelt, um gesunde Zellen in geschädigte Augen zu injizieren. Die Technik könnte den Weg zu neuen Behandlungen weisen, die das Potenzial haben, Formen des Sehverlusts umzukehren, die derzeit unheilbar sind.

Weltweit leben Millionen Menschen mit Sehverlust aufgrund von Erkrankungen wie der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) oder Retinitis pigmentosa. Beide werden durch das Absterben von Zellen in der Netzhaut im hinteren Teil des Auges verursacht.

„Die Zellen, die für das Sehen verantwortlich sind, sind die Photorezeptoren, die eine enge Beziehung zu einem anderen Zelltyp haben, der als retinale pigmentierte Epithelzellen (RPE) bekannt ist“, sagt Universitätsprofessorin Molly Shoichet (ChemE, BME), deren Labor sich in der Region befindet Donnelly Center für Zell- und Biomolekularforschung.

„Bei AMD sterben zuerst die RPE, was dann zum Absterben der Photorezeptoren führt.“

Viele Forscher haben mit Behandlungen experimentiert, die auf der Injektion gesunder Photorezeptoren oder RPE-Zellen in das Auge basieren, um die toten Zellen zu ersetzen. Doch die Integration der neuen Zellen in das bestehende Gewebe ist eine große Herausforderung, und die meisten injizierten Zellen sterben am Ende ebenfalls ab.

Shoichet und ihr Team sind Experten für den Einsatz technischer Biomaterialien, sogenannter Hydrogele, um das Überleben neu injizierter Zellen nach der Transplantation zu fördern. Die Hydrogele sorgen für eine gleichmäßige Verteilung der Zellen, reduzieren Entzündungen und fördern die Gewebeheilung in den kritischen ersten Tagen nach der Injektion. Schließlich werden sie auf natürliche Weise abgebaut und die gesunden Zellen bleiben zurück.

Im Jahr 2015 verwendete das Team Hydrogele, um in einem Mausmodell gesunde Photorezeptorzellen in beschädigte Netzhäute zu injizieren. Während das Team eine gewisse Sehverbesserung beobachtete, waren die Vorteile begrenzt, sodass sie begannen, sorgfältiger über die Beziehungen zwischen RPE-Zellen und Photorezeptoren nachzudenken.

„RPE und Photorezeptoren werden als eine funktionelle Einheit betrachtet – wenn ein Zelltyp stirbt, stirbt auch der andere“, sagt Shoichet. „Wir haben uns gefragt, ob die gleichzeitige Abgabe beider Zelltypen einen größeren Einfluss auf die Wiederherstellung der Sehkraft haben würde.“

Wie bei Photorezeptoren hatten viele Gruppen versucht, RPE-Zellen allein zu implantieren, aber niemand hatte jemals beide Zelltypen in einer einzigen Behandlung integriert. Wieder einmal deuteten die Hydrogele auf eine Lösung hin.

„Andere Gruppen haben typischerweise entweder Photorezeptoren in eine Salzlösung injiziert, was häufig dazu führt, dass sich Zellen zusammenballen, oder chirurgisch eine Schicht von RPE-Zellen implantieren, die normalerweise auf einem Polymerfilm wachsen“, sagt Shoichet.

„Unser Hydrogel ist viskos genug, um eine gute Verteilung beider Zelltypen in der Spritze zu gewährleisten, verfügt aber auch über wichtige strukturviskose Eigenschaften, um die Injektion durch die für diesen Vorgang erforderliche sehr feine Nadel zu erleichtern“, fügt Shoichet hinzu. „Die Kombination dieser Eigenschaften eröffnete eine neue Strategie für die erfolgreiche Bereitstellung mehrerer Zellen.“

Das Team testete die Co-Injektion in einem degenerativen Mausmodell, das AMD ähnelt. In einem kürzlich in der Fachzeitschrift Biomaterials veröffentlichten Artikel berichten sie, dass Mäuse, die die Co-Injektion erhielten, etwa 10 Prozent ihrer normalen Sehschärfe wiedererlangten. Diejenigen, die einen der beiden Zelltypen allein erhielten, zeigten kaum oder gar keine Verbesserung.

Co-injizierte Mäuse waren auch in dunklen Kammern aktiver als in hellen, was zeigt, dass diese nachtaktiven Tiere wieder Licht und Schatten unterscheiden konnten.

„Ich erinnere mich noch an die langen Tage der Verhaltenstests“, sagt Nick Mitrousis, Shoichets ehemaliger Doktorand und Hauptautor der Arbeit, jetzt Postdoktorand an der University of Chicago.

„Wir haben das Experiment so konzipiert, dass ich nicht weiß, welche Mäuse die Behandlung und welche ein Placebo erhalten hatten. Als einige der Mäuse zu reagieren begannen, schwankte ich ständig zwischen Optimismus, dass das Experiment tatsächlich funktioniert haben könnte, und der Sorge, dass die sich erholenden Mäuse einfach auf die verschiedenen Behandlungsgruppen aufgeteilt werden könnten.“

Die Sorgen waren unbegründet: Es stellte sich heraus, dass die Co-Injektionsbehandlung tatsächlich eine Wirkung zeigte. Aber sowohl Mitrousis als auch Shoichet warnen davor, dass zwischen diesen vorläufigen Ergebnissen und einer Studie, die schließlich Eingang in die Klinik finden könnte, ein sehr langer Weg liegt.

„Zuerst müssen wir den Nutzen dieser Strategie in mehreren Tiermodellen demonstrieren“, sagt Shoichet. „Wir benötigen außerdem eine Quelle menschlicher Photorezeptorzellen und eine Möglichkeit, das Überleben der Zellen weiter zu verbessern. An beidem arbeiten wir.“ Dennoch sind wir von diesen Daten sehr begeistert und immer offen für eine Zusammenarbeit, um die Forschung weiter voranzutreiben.“  

Diese Studie wird veröffentlicht in Biomaterialien in der Oktoberausgabe 2020. 



Älterer Eintrag Neuerer Beitrag