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Ophthalmologie Wissenschaft

Neue Therapien für die altersbedingte Makuladegeneration?

Bei einer altersbedingten Makuladegeneration (AMD) kommt es zu krankhaften Veränderungen im Bereich der Makula. Die Makula ist ein wichtiger Bereich der Netzhaut und wird auch als Stelle des schärfsten Sehens bezeichnet. Die Erkrankung hat schwerwiegende Auswirkungen auf das Sehvermögen und ist die häufigste Erblindungsursache. 

Neue Methoden ermöglichen es, Proteinprodukte bestimmter Gene mit Hilfe der Massenspektroskopie zu messen. So lassen sich auch Proteine nachweisen, die nur in geringen Mengen im Blut vorhanden und sich sehr ähnlich sind. In rezenten Studien wurden daher bereits eine Reihe von Genen identifiziert, die das Risiko einer Person für die Entwicklung der Krankheit beeinflussen könnten. Die Daten lassen vermuten, dass AMD zumindest teilweise durch ein Versagen der Komplementregulation im Auge verursacht wird. Gene, die die Aktivität des Komplementwegs regulieren, sind ein Schlüsselakteur in unserer Immunabwehr gegen Krankheitserreger.

Bei der Untersuchung des Spiegels von Complement Faktor H (CFH) und Faktor H-Related 1-5 (FHR1-5) im Blut konnte ein internationales Forschungsteam jetzt erstmals zeigen, dass alle fünf FHR-Proteine bei Menschen mit AMD in höherer Konzentration vorhanden sind als bei Menschen ohne AMD.

Die Studie zeigt auch Optionen auf, Patienten zu identifizieren, die dieses genetische Risiko in sich tragen, und zu selektieren, welche dieser Patienten voraussichtlich auf komplementmodifizierende Therapeutika ansprechen. Diese Medikamente sind aktuell in der Entwicklung und haben zum Ziel, den Spiegel der FHR-Proteine im Blut zu senken und damit das Risiko oder ein Fortschreiten der Erblindung aufzuhalten.

Referenz:
Universität Tübingen, University of Manchester, University College London
Beyond factor H: The impact of genetic-risk variants for age-relate macular degeneration on circulating factor-H-like 1 and factor-H-related protein concentrations; AJHG 2021;
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0002929721002202

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Personalisierte Medizin Technologie Wissenschaft

Zellen nach Maß

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) haben das Potenzial, sich in die unterschiedlichsten Zelltypen und Gewebe zu verwandeln. Die ,,Kochrezepte“ für diese Umwandlung sind jedoch häufig kompliziert und schwer umsetzbar. Ein internationales Forscherteam hat nun einen Weg gefunden, wie sich aus den iPS systematisch hunderte verschiedene Zellen – darunter Nerven-, Bindegewebs- und Blutgefäßzellen – schnell und einfach mit Hilfe von Transkriptionsfaktoren gewinnen lassen. Diese Quelle können Wissenschaftler  über die Non-Profit-Organisation Addgene nutzen.

Mit einem groß angelegten Screening fanden die Forscher insgesamt 290 DNA-bindende Proteine, die Stammzellen schnell und effizient zu Zielzellen umprogrammieren. Die Forscher wiesen nach, dass jeweils nur ein Transkriptionsfaktor genügt, um binnen vier Tagen, statt Wochen oder Monaten, aus den Stammzellen ausdifferenzierte Zellen, wie Blutgefäß- oder Gliazellen zu züchten. Das ist Neuland, weil diese Eigenschaft der iPS-Programmierung von 241 der entdeckten Transkriptionsfaktoren vorher nicht bekannt war. Am Beispiel der Nerven-, Bindegewebs-, Blutgefäß- und Gliazellen wiesen die Forscher mit verschiedenen Tests nach, dass die umgewandelten Zellen in ihrer Funktionsfähigkeit nahe an menschliche Körperzellen herankommen.

Diese Ergebnisse stoßen neue Türen auf und Wissenschaftler können nun weltweit die Transkriptionsfaktoren nutzen. Volker Busskamp von der Universität Bonn sieht als Experte für Degenerative Netzhauterkrankungen in der Augenheilkunde ein großes Potenzial für die Stammzell-Technologie: „Für Erkrankungen, bei denen die Netzhaut zugrunde geht, wie etwa bei der Altersbedingten Makuladegeneration (AMD), besteht die Hoffnung, irgendwann einmal die betroffenen Sehzellen mit Hilfe der Umwandlung von iPS zu ersetzen. Mein Team arbeitet darauf hin.“

Referenzen:
Harvard University, TU Dresden, Universität Bonn
A comprehensive library of human transcription factors for cell fate engineering, Nature Biotech,
https://www.nature.com/articles/s41587-020-0742-6

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Ophthalmologie Technologie Wissenschaft

Künstliche Intelligenz gegen Blindheit

Internationale Forscher haben mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) ein Modell entwickelt, das die Behandlung von Blindheit und Sehverlust zukünftig grundlegend verändern könnte.

Das Team trainierte ein künstliches neuronales Netzwerk – d.h. einen Computeralgorithmus, der die Funktionsweise von Neuronen im menschlichen Gehirn nachahmt -, um differenzierte Zellen im Netzhautgewebe zu identifizieren und vorherzusagen. Die Maschine war in der Lage, differenzierte Zellen mit einer Genauigkeit von 84% zu erkennen, verglichen mit 67%, die vom Menschen erreicht wurden.

„Die menschliche Netzhaut hat eine sehr begrenzte Regenerationsfähigkeit“, so Pavel Volchkov vom Moskauer Institut für Physik und Technologie. „Dies bedeutet, dass jeder fortschreitende Verlust von Neuronen – beispielsweise beim Glaukom – unweigerlich zu einem vollständigen Verlust des Sehvermögens führt.“ „Wir sind der Entwicklung von Zelltherapien für Netzhauterkrankungen einen Schritt näher gekommen. Außerdem kann der Ansatz nicht nur auf andere Zelllinien übertragen werden, sondern auch auf andere menschliche künstliche Organe.“, so Co-Autor Evgenii Kegeles vom Schepens Eye Research Institute, USA.

Referenzen:
Moscow Institute of Physics and Technology – MIPT, Ivannikov Institute for System Programming, Schepens Eye Research Institute
Convolutional Neural Networks Can Predict Retinal Differentiation in Retinal Organoids
Front. Cell. Neurosci., 03 July 2020 |
https://doi.org/10.3389/fncel.2020.00171

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Ophthalmologie Therapie Wissenschaft

Gentherapie zur Wiederherstellung des Sehvermögens

Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, einen neuen therapeutischen Ansatz zu entwickeln, um die Lichtempfindlichkeit einer degenerierten Netzhaut wiederherzustellen, ohne dabei das noch vorhandene Sehvermögen negativ zu beeinträchtigen.

Sie haben dazu eine Drei-Komponenten-Gentherapie-Methode entwickelt, die nach erfolgreicher Testung an Mäusen auch an menschlichen Netzhäuten zum Einsatz kam. Die Ergebnisse zeigten nach der Behandlung mit diesem innovativen Ansatz, dass die Sehschaltungen der menschlichen Netzhaut durch die Nahinfrarotlicht-Exposition reaktiviert werden konnten.

„Wir gehen davon aus, dass die Nahinfrarot-Stimulation ein wichtiger Schritt ist, um blinden Menschen wieder das Sehen zu ermöglichen und die Fähigkeit wiederzuerlangen, Gesichter zu erkennen“, sagt Daniel Hillier, Leiter der Nachwuchsgruppe Visual Circuits and Repair am Deutschen Primatenzentrum (DPZ). Die Forscher wollen mit diesen Erkenntnissen blinden Menschen Hoffnung geben und ihre Forschungsaktivitäten zur Wiederherstellung des Sehvermögens in Zukunft weiter intensivieren.

Referenzen:
Nelidova et al. (2020): Restoring light sensitivity using tunable near-infrared sensors. Science. Vol. 368, Issue 6495, pp. 1108-1113. DOI: 10.1126/science.aaz5887
https://science.sciencemag.org/content/368/6495/1108
DPZ Deutsches Primatenzentrum
https://www.dpz.eu/…/sehvermoegen-durch-gentherapie-wiederh…

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