Lichtempfindliche Mini-Netzhaut aus Stammzellen gezüchtet

Unter dem Titel "Netzhaut aus menschlichen Blutstammzellen" berichtete der Newsletter am 6.4.2012 schon einmal über diese Forschungsarbeiten. In einer neuen Veröffentlichung berichten die Wissenschaftler nun über die Fortschritte ihrer Arbeit

Amerikanischen und chinesischen Wissenschaftlern der John-Hopkins-Universität in Baltimore ist es gelungen, menschliche Stammzellen zur Bildung einer Netzhaut anzuregen. Die im Labor nachgebildete Mini-Retina enthielt dem Bericht in Nature Communications zufolge neben Photorezeptoren auch Nerven- und Gliazellen in normaler Architektur. Sogar eine Reaktion auf Lichtimpulse, dem ersten Schritt im Prozess zum Sehen, fand statt.

Menschliche "Mini"-Netzhaut aus dem Labor

"Wir haben im Reagenzglas eine menschliche Mini-Netzhaut erzeugt, die nicht nur die Netzhaut-Struktur hat, sondern auch die Fähigkeit, auf Licht zu reagieren", berichtet die Studienleiterin Canto-Soler. "Diese Arbeit verbessert die Möglichkeiten der Netzhautforschung und könnte letztendlich irgendwann einmal zu Technologien führen, die bei Menschen mit Netzhaurerkrankungen das Sehen wiederherstellen".

Der Vorgang des Sehens hängt ab von vielen verschiedenen unterschiedlichen Zelltypen, die wie in einem Konzert zusammen arbeiten müssen. Die Netzhaut besteht nicht nur aus den Photorezeptoren wie Zapfen und Stäbchen. In das Pigmentepithel eingebettet sind auch zahlreiche Neurone und Gliazellen (Stützzellen), die eine erste Verarbeitung der Signale vornehmen. Die Zellen sind in der Netzhaut in mehreren Schichten angeordnet. Die Chance, die vollständige Struktur im Labor nachzubilden, wurde bisher als gering eingestuft. Dem Team aus Baltimore hat jetzt das Kunststück weitgehend den Stammzellen selbst überlassen. Sie verwendeten dabei induzierte pluripotente Stammzellen (iPS), die im Labor in Vorläuferzellen der Retina verwandelt worden waren. iPS sind Körperzellen, die durch künstliche Reprogrammierung in "Stammzellen" umgewandelt werden, und diese können sich dann in jeden Zelltyp verwandeln.

Stammzellen bauen Netzhaut fast selbstständig auf

Diese Stammzellen scheinen beinahe selbständig die embryonale Entwicklung der Augen zu durchlaufen. Nach wenigen Tagen bildeten sich kleine becherförmige Gebilde, in denen die Forscher insgesamt sieben unterschiedliche Zelltypen fanden. Neben den Sinneszellen (Stäbchen für das Schwarzweiß-Sehen und drei Zapfentypen für die Farbempfindung) wurden verschie­dene Neurone (Ganglienzelle, Amakrinzelle, Horizontalzelle, Bipolarzelle) und Gliazellen (Müllerzellen) gefunden, die sich selbstständig zu einer normalen Netzhautstruktur formiert hatten.

Als die Augenbecher den Entwicklungsstand entsprechend der 28. Schwangerschaftswoche erreicht hatten, führte das Team eine erste Funktionsprüfung durch. Sie schoben Elektroden in die Nähe einzelner Neurone und reizten die Netzhaut dann mit einem Lichtstrahl, was bei einigen Neuronen ein Signal auslöste.

Die Forscher wollen die Mini-Retinas zunächst nutzen, um Augenkrankheiten wie die Retinitis pigmentosa zu untersuchen, bei der es zu einem Absterben von Zellen in der Netzhaut kommt. Auf lange Sicht erscheint es ihnen jedoch nicht ausgeschlossen, dass eine im Labor gezüchtete Netzhaut Patienten implantiert wird.

Quellen: aerzteblatt.de; Abstract der Studie in Nature Communications; Pressemitteilung der Johns Hopkins University;