Vollständige künstliche Retina aus dem Labor Das Auge aus der Petrischale

Eine akkurate Nachbildung der menschlichen Netzhaut haben Forscher der Universität Basel gezüchtet. Dazu brauchten sie lediglich Haut- oder Blutproben eines Patienten. Mit solchen Repliken könnten sich neuartige Therapien für Augenerkrankungen entwickeln lassen.

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Basel/Schweiz – Die Augen gelten als das Tor zur Seele. Vor allem aber sind die Augen das Tor zur visuellen Wahrnehmung. Mit ihnen erfassen wir unsere Umwelt, orientieren uns, nehmen Informationen auf. Damit das funktioniert, brauchen wir eine gesunde Netzhaut. Sie ist der Prozessor im Auge, auf dem einfallendes Licht erst in chemische und schließlich in elektrische Signale umgewandelt wird, aus denen unser Gehirn Bilder im Kopf entstehen lässt.

Doch gerade im Alter lässt die Sehkraft oft nach. So sind laut der Vereinigung Pro Retina rund sieben Millionen Menschen allein in Deutschland von altersabhängiger Makula-Degeneration betroffen, einer Netzhauterkrankung, für die es bislang keine Heilung gibt. Hier bedarf es noch weiterer Forschung, um die komplexen Zusammenhänge im Auge besser zu verstehen und neue Therapieformen zu entwickeln.

Mini-Organe, aus Haut- oder Blutproben gewachsen

Die aussagekräftigsten Ergebnisse lassen sich aus Studien an echten menschlichen Augen gewinnen. Doch Spenderorgane sind kaum verfügbar, sodass oft auf Tiermodelle zurückgegriffen wird.

Eine andere Möglichkeit sind eigens gezüchtete Zellkulturen, die Teile des Auges nachbilden. Einen besonderen Fortschritt hat hier nun ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. Botond Roska, gemacht, dem Direktor des Instituts für Molekulare und Klinische Ophthalmologie Basel (IOB). Er arbeitet seit sechs Jahren an der Züchtung menschlicher Netzhäute und hat nun das Ziel fast erreicht: Mit seinem Team kultivierte Roska ein Gewebe, das als Netzhaut-Organoid gilt, da es dieselben Eigenschaften aufweist wie menschliche Netzhaut – einschließlich der Krankheitsparameter von individuellen Patienten. Für die Züchtung der Mini-Organe brauchten die Forschenden lediglich Haut- oder Blutproben der Patienten.

„Unsere Netzhaut-Organoide sind so besonders, weil sie wie die menschliche Netzhaut eine Schichtstruktur haben und auf Licht in gleicher Weise reagieren“, erklärt Dr. Cameron Cowan. Er ist Postdoc in der Human Retinal Circuit Gruppe am Institut für Molekulare und Klinische Ophthalmologie Basel (IOB) und einer der Erstautoren der Publikation.

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Natürliche und gezüchtete Retina sind sehr ähnlich

Der Vergleich der gezüchteten Netzhaut-Organoide mit Netzhaut von Multi-Organspendern bestätigte die starken Ähnlichkeiten. „Wir konnten zeigen, dass unsere kultivierten Organoide nach 38 Wochen – das entspricht der Dauer einer durchschnittlichen Schwangerschaft beim Menschen – viele derselben Zelltypen aufweisen, wie die Netzhaut eines erwachsenen Menschen“, sagt Prof. Botond Roska, Direktor des Instituts für Molekulare und Klinische Ophthalmologie Basel (IOB). „Wir waren die Ersten, die menschliche Netzhaut von Verstorbenen funktionsfähig und lichtempfindlich erhalten konnten.“ Dies machte es erst möglich, in der aktuellen Studie die gezüchtete Netzhaut mit einer natürlichen menschlichen Netzhaut zu vergleichen.

Therapien gegen Erblindung entwickeln

Was die Netzhaut-Organoide so bedeutsam für die Medizin macht, ist sozusagen ihre Fehleranfälligkeit. Denn Defekte in den gezüchteten Netzhäuten führen zu denselben Netzhauterkrankungen wie Defekte in denselben Zelltypen einer menschlichen Netzhaut.

„Wir können Netzhaut-Organoide aus Hautbiopsien oder Blut von individuellen Patienten züchten. Damit können wir im Labor Behandlungen entwickeln, die auf diese Patienten maßgeschneidert sind“, erläutert Dr. Magdalena Renner. Sie ist ebenfalls Erstautorin der Publikation und Leiterin der Human Organoid Platform am IOB. Mithilfe der gezüchteten Netzhaut könnten neue Therapien entwickelt werden, um Netzhauterkrankungen zu behandeln, die bisher zur Erblindung führen.

Gegen altersbedingte Sehstörungen

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Originalpublikation: Cameron S. Cowan et al.: Cell Types of the Human Retina and Its Organoids at Single-Cell Resolution, Volume 182, Issue 6, P1623-1640.e34, September 17, 2020, doi: 10.1016/j.cell.2020.08.013

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