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Therapien am Auge

Alternativen aus Stammzellen

23.03.2016
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Von Christina Hohmann-Jeddi / Defekte Strukturen am Auge wie Hornhaut oder Linse müssen bislang durch Spender-Transplantate oder künstliche Implantate ersetzt werden. Zwei alternative Ansätze, die Strukturen mithilfe von Stammzellen zu gewinnen, stellen Forscher nun im Fachjournal »Nature« vor.

Durch die Linse fällt Licht ins Auge. Sie muss daher transparent sein. Trübt sich die Linse durch Kristallisierung der Strukturproteine ein, fällt immer weniger Licht auf die Netzhaut. Der Graue Star ist die häufigste Augenerkrankung im Alter. Aber auch Säuglinge und Kleinkinder können schon eine Linsentrübung aufweisen. Unbehandelt führt die Erkrankung bis zur Erblindung. In der Regel wird die eingetrübte Linse gegen eine künstliche Linse ausgetauscht. Jedes Jahr werden in Deutschland etwa 650 000 solcher Eingriffe vorgenommen. Damit gehört die Katarakt-Operation zu den häufigsten Eingriffen überhaupt. Sie ist aber nicht risikolos und bei Kleinkindern ist ihr Erfolg wegen des noch wachsenden Auges limitiert.

Daher werden alternative Therapiemöglichkeiten gesucht. Diese ließen sich eventuell mithilfe von Stammzellen realisieren, wie eine aktuelle Untersuchung zeigt. Speziell für Kinder mit angeborenem Katarakt haben Forscher um Dr. Haotian Lin von der Sun-Yat-Sen-Universität in Guangzhou, China, zusammen mit Kollegen von der University of California in San Diego ein regeneratives Verfahren entwickelt, das die im Auge vorhandenen Stammzellen anregt, eine neue Linse zu bilden. Im menschlichen Auge sind nämlich epitheliale Linsenstammzellen (LEC) vorhanden, die über die gesamte Lebensspanne neue Linsenzellen bilden.

 

Bei den bisherigen Eingriffen werden die LEC mitsamt der Linse entfernt, um ungewollte Wucherungen, die das Ergebnis negativ beeinflussen, zu reduzieren. Nachdem die Forscher um den Seniorautor Professor Dr. Kang Zhang das regenerative Potenzial der Stammzellen in Tierversuchen getestet hatten, entwickelten sie eine neue minimalinvasive Technik, um die Linse zu entfernen. Bei dieser bleibt die Kapsel, die die Linse umgibt, erhalten. Dies regt die verbliebenen Linsenstammzellen zur Teilung und Bildung einer neuen Linse an. Auf diese Weise konnten die Forscher in Untersuchungen mit Kaninchen und Makaken neue funktionsfähige Linsen in situ entstehen lassen, wie sie in der »Nature«- Publikation berichten (DOI: 10.1038/ nature171819).

 

Therapie bei Kindern erfolgreich

 

Auch an Menschen wurde die Methode bereits erfolgreich getestet: In einer Pilotstudie extrahierten die Mediziner um Zhang zwölf Kleinkindern unter zwei Jahren mit angeborenem Katarakt die Linsen mit dem neu entwickelten Verfahren. 24 weitere Kinder wurden nach der Standardmethode behandelt und dienten als Kontrollgruppe. Innerhalb von drei Monaten bildeten sich bei den mit dem Stammzell-induzierenden Verfahren behandelten Kindern neue funktionsfähige Linsen, berichten die Forscher. Die Rate an Komplikationen wie Inflammation, erhöhter Augeninnendruck oder eine weitere Linseneintrübung lag bei ihnen niedriger als in der Kontrollgruppe. »Alle regenerierten Linsen sind klar und können auf Objekte in verschiedenen Entfernungen fokussieren«, sagt Zhang laut einer Pressemitteilung der Sun-Yat-Sen-Universität. Die Kleinkinder scheinen ein normales Sehvermögen zu besitzen.

 

Die Ergebnisse müssen noch in Folgestudien bestätigt werden, bevor ein Einsatz in der Klinik denkbar wird. Als Nächstes wollen die Forscher die Methode auch für die Therapie von Patienten mit Alterskatarakt anpassen. Im Alter sinkt zwar die Aktivität der Linsenstammzellen, die Regeneration ließe sich aber durch Gabe von Wachstumsfaktoren verstärken, hoffen die Forscher. »Wir glauben, dass unser neuer Ansatz zu einem Paradigmenwechsel in der Katarakt-Chirurgie führen wird und in der Zukunft Patienten bessere und sicherere Therapiemöglichkeiten bieten wird«, sagt Zhang.

Ebenfalls auf Stammzellen basiert ein weiterer Therapieansatz, den japanische Forscher in »Nature« vorstellen (DOI: 10.1038/nature17000). Die Wissenschaftler um Dr. Ryuhei Hayashi von der Universität Osaka konnten aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) eine Gewebescheibe bilden, die einem primitiven Auge gleicht. Diese Gewebescheibe, die sie selbstgebildete ektodermale autonome Multizone (SEAM) nannten, besteht aus vier konzentrischen Ringen. Dabei enthält jede Zone jeweils einen Zelltyp, der charakteristisch für die vier Augenregionen Oberflächen-Ektoderm, Linse, Retina und retinales Pigmentepithel ist.

 

Aus einer der Zonen konnten die Forscher Zellen gewinnen, mit deren Hilfe sie ein Hornhaut-Epithel züchteten. Dieses transplantierten sie erfolgreich Kaninchen, denen zuvor eine defekte Hornhaut entfernt worden war. Sie konnten dadurch die Funktion der Hornhaut wieder herstellen. Man sei jetzt in der Position, erste klinische Studien zu beginnen, heißt es in der Publikation. Die Methode hat den Vorteil, dass es sich um eine autologe Transplantation handelt, weshalb nicht mit Abstoßungsreaktionen zu rechnen ist. Theoretisch ließen sich auf diese Weise auch Ausgangszellen für andere Strukturen im Auge wie Linse oder Netzhaut gewinnen.

 

Weitere Forschung nötig

 

Die Methode ist allerdings zu aufwendig und kostenintensiv, um sich durchsetzen zu können, schreibt Professor Dr. Julie Daniels, Ophthalmologin am University College London, in einem begleitenden Kommentar (DOI: 10.1038/nature17305). Der Wert dieser Arbeit liege vor allem darin, dass sich anhand des SEAM-Modells die Mechanismen untersuchen lassen, die der Augenentwicklung zugrunde liegen. Das könnte in Zukunft zu Methoden führen, die eine In-situ-Stimulierung von im Auge vorhandenen Stammzellpopulationen ermöglichen. Dass dies möglich ist, zeige die Arbeit von Zhang und Kollegen.

 

Ob die beiden vorgestellten Verfahren in der Lage sind, die Transparenz der Hornhaut oder Linse auf Dauer wiederherzustellen, sei noch unklar, schreibt Daniels. Die Publikationen zeigen jedoch das therapeutische Potenzial von Stammzell-basierten Ansätzen. /

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