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Biotechnologie Ophthalmologie Wissenschaft

Vollständige künstliche Netzhaut gezüchtet

Dem Forschungsteam unter Prof. Botond Roska, Universität Basel, ist es gelungen, Replikas menschlicher Retina zu züchten. Das Gewebe wird als Netzhaut-Organoid bezeichnet, da es dieselben Eigenschaften aufweist wie menschliche Netzhaut – einschliesslich der Krankheitsparameter von individuellen Patienten. Für die Züchtung der Mini-Organe benötigten die Forscher nur Haut oder Blutproben der Patienten.

Die Netzhaut-Organoide sind so besonders, weil sie wie die menschliche Netzhaut eine Schichtstruktur haben und auch auf Licht in gleicher Weise reagieren. Der detaillierte Vergleich der gezüchteten Netzhaut-Organoide mit Netzhaut von Multi-Organspendern bestätigt die starken Ähnlichkeiten. „Wir konnten zeigen, dass unsere kultivierten Organoide nach 38 Wochen viele derselben Zelltypen aufweisen, wie die Netzhaut eines erwachsenen Menschen,“ so Roska. „Wir waren die Ersten, die menschliche Netzhaut von Verstorbenen funktionsfähig und lichtempfindlich erhalten konnten.“ Das machte die Vergleiche überhaupt erst möglich.

Der grosse Wert der Netzhaut-Organoide gründet auf dem Beweis, dass gleiche Defekte in jeweils denselben Zelltypen zu denselben Netzhauterkrankungen in den Organoiden und in menschlicher Netzhaut führen. „Damit können Behandlungen entwickelt werden, die für diese Patienten massgeschneidert sind’, sagt Magdalena Renner, Erstautorin der Publikation und Leiterin der Human Organoid Platform am Institut für Molekulare und Klinische Ophthalmologie Basel. Die Erkenntnisse beschleunigen die Entwicklung neuer Therapien für Netzhauterkrankungen, die bisher zur Erblindung führen.

Referenzen:

Universität Basel https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/Forschende-zuechten-menschliche-Netzhaut.html;

Cell Types of the Human Retina and Its Organoids at Single-Cell Resolution;
Cell (2020), https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.08.013

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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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Neurologie Wissenschaft

Augen könnten frühzeitig vor Alzheimer warnen

Wissenschaftler an der Duke University haben eine multimodale Bildgebungstechnik entwickelt, um Veränderungen in der Textur der Netzhaut zu erkennen und weisen damit den Weg zu einem potenziellen Biomarker zur Früherkennung von Alzheimer. Eine frühzeitige Diagnose der Krankheit kann das Fortschreiten von Alzheimer verlangsamen.

Bisher haben die Forscher diese Technik im Mausmodell getestet. Wenn jedoch gezeigt werden kann, dass dieses Verfahren auch beim Menschen funktioniert, könnte dies zur Entwicklung eines relativ kostengünstigen, kompakten und einfach zu verwendenden Screening-Geräts führen.

Referenz:
Nature Scientific Reports, 13 May 2020
DOI https://doi.org/10.1038/s41598-020-64827-2

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