Modellsysteme zur Erforschung von retinalen Erkrankungen

Wissenschaftler des DFG-Forschungszentrums für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) – Exzellenzcluster an der Technischen Universität Dresden und des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) haben im Labor künstliche Netzhäute aus Stammzellen hergestellt. Sie entwickelten dafür eine neue Methode, die effizienter und zuverlässiger ist, als bisherige Verfahren. Anhand dieser Modellsysteme – auch „Netzhaut-Organoide“ genannt – wollen sie Augenerkrankungen und mögliche Behandlungsstrategien untersuchen. Sie berichten darüber im Fachmagazin „Stem Cell Reports“.

Zu den häufigsten Ursachen für Sehbehinderungen und Erblindung gehören die Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) und andere Netzhauterkrankungen, in deren Folge die Nervenzellen der Augen allmählich absterben. Bislang sind solche Erkrankungen nicht heilbar und ihre Mechanismen nur ansatzweise verstanden. „Stammzellbasierte Technologien eröffnen neue Möglichkeiten, um solche Erkrankungen im Labor zu studieren. Die Forschung wird insbesondere von Modellsystemen der menschliche Netzhaut profitieren“, erläutert Dr. Mike Karl, der am Dresdner Standort des DZNE sowie dem CRTD eine Arbeitsgruppe leitet.

Dr. Karl und seine Kollegen entwickelten daher ein neues Verfahren zur Herstellung organartiger Gewebestrukturen, so genannter Organoide, die die Netzhaut von Mäusen und Menschen nachbilden. Diese Modellsysteme werden in Zellkultur aus pluripotenten Stammzellen hergestellt. Solche Zellen sind in der Lage, sich in jede Zellart des Körpers zu entwickeln. An diesen Arbeiten war auch das Biotechnologische Zentrum der TU Dresden (BIOTEC), darunter auch die Forschungsgruppe von Dr. Konstantinos Anastassiadis, beteiligt. Von Untersuchungen an diesen Netzhaut-Organoiden erhoffen sich die Wissenschaftler neue Erkenntnisse darüber, was zum Verlust von Netzhautzellen führt. „Mit Hilfe dieser Methode möchten wir insbesondere die Entwicklung von therapeutischen Wirkstoffen und anderen Behandlungskonzepten voranbringen“, so Dr. Karl.

Die Dresdner Wissenschaftler konnten die Herstellung von Organoiden der Netzhaut im Vergleich zu bisherigen Methoden entscheidend verbessern. Ihr neuer Ansatz ermöglicht eine reproduzierbare und zugleich effizientere Produktion von Organoiden. „Unser Verfahren bildet wichtige Merkmale der natürlichen Netzhaut zuverlässig nach. Gleichzeitig ist es flexibel, so dass wir die Organoide auf bestimmte Fragestellungen zuschneiden können“, sagt DZNE-Forscherin Manuela Völkner, Erstautorin der aktuellen Veröffentlichung. Den Wissenschaftlern gelang es insbesondere die Produktion sogenannter Zapfen-Photorezeptorzellen zu erhöhen. Diese Sinneszellen sind essentiell für die Wahrnehmung von Farben und ermöglichen eine hohe Sehschärfe, etwa beim Lesen. „Wir können diese Zellen in größerer Menge herstellen, was manche Untersuchungen überhaupt erst möglich macht. Das reicht von der Grundlagenforschung bis hin zu Studien im Bereich der regenerativen Medizin“, erläutert Dr. Karl. „Diverse Forschungslabore arbeiten daran, einen Sehverlust aufgrund geschädigter Zellen der Netzhaut mittels Zellersatztherapie zu behandeln. Das ist noch Zukunftsmusik, doch unsere Modellsysteme können helfen, solche Ideen weiterzuentwickeln.“

Diese jüngsten Erfolge der Dresdner Wissenschaftler belegen einmal mehr das Potential, das am lebenswissenschaftlichen Campus in Dresden-Johannstadt durch die enge Zusammenarbeit der verschiedenen Disziplinen nutzbar gemacht wird.

Wissenschaftliche Publikation:

„Retinal Organoids from Pluripotent Stem Cells Efficiently Recapitulate Retinogenesis“, Manuela Völkner, Marlen Zschätzsch, Maria Rostovskaya, Rupert W. Overall, Volker Busskamp, Konstantinos Anastassiadis, Mike O. Karl, Stem Cell Reports,
http://dx.doi.org/10.1016/j.stemcr.2016.03.001

Quelle:
DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien TU Dresden