Implantate aus Schweinehaut haben in einer spannenden klinischen Pilotstudie 20 Menschen mit erkrankter Hornhaut das Augenlicht zurückgegeben. Viele der Patienten waren blind, bevor sie die Hilfe dieses biotechnologisch hergestellten Gewebes erhielten.
Unglaublicherweise hatten alle 14 dieser Blinden nach zwei Jahren ihre Sehkraft wiederhergestellt und drei von ihnen, und drei von ihnen haben jetzt eine perfekte 20/20-Sehkraft.
„Damit umgehen wir das Problem [a] Mangel an gespendetem Hornhautgewebe und Zugang zu anderen Behandlungen für Augenkrankheiten”, sagt Neil Lagali, Forscher für Augenheilkunde an der Universität Linköping.
Während etwa 12,7 Millionen Menschen aufgrund von Hornhautproblemen an Sehverlust leiden, gelingt es nur 1 von 70, eine Hornhauttransplantation zu erhalten – die einzige Möglichkeit, ihr Sehvermögen wiederherzustellen.
Da die Mittel zur Bereitstellung dieser Transplantate kostspielig sind und gespendete Hornhäute knapp sind, haben die meisten Menschen auf der Welt keinen Zugang zu wirksamen Behandlungen.
„Wir haben erhebliche Anstrengungen unternommen, um sicherzustellen, dass unsere Erfindung für alle und nicht nur für die Reichen allgemein verfügbar und erschwinglich ist. Deshalb kann diese Technologie in allen Teilen der Welt eingesetzt werden“, sagt Mehrdad Rafat, Biomediziningenieur der Universität Linköping.
Um dies zu erreichen, entwickelten Rafat und Kollegen eine neue Technik, die keine Stiche erfordert, sodass Ärzte das Implantationsverfahren mit weniger spezialisierten Bedingungen und Geräten durchführen können.
„Eine weniger invasive Methode könnte in mehr Krankenhäusern eingesetzt werden und damit mehr Menschen helfen. Bei unserer Methode muss der Chirurg kein eigenes Gewebe des Patienten entfernen, sondern es wird ein kleiner Einschnitt gemacht, durch den das Implantat in den Patienten eingesetzt wird vorhandene Hornhaut”, erklärt Lagali.
Darüber hinaus ist das zur Herstellung des Implantats verwendete Material ein Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie und dank speziell entwickelter Verpackungs- und Sterilisationsverfahren kann das Endprodukt bis zu zwei Jahre gelagert werden. Im Gegensatz dazu müssen gespendete menschliche Hornhäute innerhalb von zwei Wochen verwendet werden.
Unsere Hornhaut – der klare Schirm über dem vorderen Teil unseres Auges, der unsere Iris und Pupille abschirmt – besteht hauptsächlich aus verschiedenen Arten von Kollagen. Diese Struktur kann sich im Laufe der Zeit allmählich ausdünnen, wodurch sie sich nach außen wölbt und unsere Sicht in einem Zustand verzerrt, der als Keratokonus bezeichnet wird.
Während die genaue Ursache dieser Ausdünnung nicht bekannt ist, können Genetik, kräftiges Augenreiben und Erkrankungen wie Heuschnupfen, Asthma, Down-Syndrom und Ehlers-Danlos-Syndrom die Wahrscheinlichkeit erhöhen, Keratokonus zu entwickeln.
Also reinigten die Forscher Kollagen aus Schweinehaut, um eine neue Hornhautschicht zu erzeugen. Sie verwendeten chemische und photochemische Methoden, um dieses normalerweise weiche Material zu stärken und es stabiler zu machen, was zu einem Hydrogel führte, das sie als biotechnologisch hergestelltes Schweinekonstrukt, doppelt vernetzt (BPCDX) bezeichneten.
Die Forscher verfeinerten ihre Techniken in Tiermodellen und entwickelten dann eine einfache Methode, um BPCDX in die Hornhaut des Empfängers einzuführen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, das vorhandene Gewebe zu entfernen.
Hier glättet das Implantat die Krümmung der Hornhaut und stellt die verlorene Dicke wieder her, wodurch die Fähigkeit des Auges zum Fokussieren wiederhergestellt wird.
Die minimal-invasive Operation lässt die Hornhautnerven und Zellschichten intakt, sodass die Wunde schnell heilen kann.
Nach der Implantation durch einen 2-Millimeter-Einschnitt blieb das BPCDX erfolgreich transparent. Es gab keine Narbenbildung oder Nebenwirkungen, und es war keine intensive Therapie oder weitere Operation erforderlich; nur eine achtwöchige Behandlung mit immunsuppressiven Augentropfen und einem Verband.
Die biotechnologisch hergestellte Hornhaut überprüfte alle Sicherheitsboxen.
Nach zwei Jahren erlebten die Teilnehmer aus dem Iran und Indien eine durchschnittliche Zunahme der Dicke ihrer Hornhaut um mehr als 200 Mikrometer und eine Abnahme ihrer Krümmung, wodurch sich ihre Sehkraft mindestens so weit verbesserte wie bei herkömmlichen Hornhauttransplantationen.
Frühere Versuche, Biomaterialien in das Auge zu implantieren, wurden dünner, aber das angereicherte Schweinezellkollagen hielt stark und hielt das Implantat selbst nach acht Jahren stabil, berichtete das Team auf der Grundlage früherer Studien und unveröffentlichter Daten.
„Nach unserem Wissen hat keine frühere Studie in vivo eine vollständige Hornhauttransparenz mit ausreichender Hornhautverdickung und -abflachung oder mit signifikanten Verbesserungen der Sehschärfe wie hier berichtet erreicht“, schreiben die Forscher in ihrer Veröffentlichung.
Eine größere klinische Studie ist derzeit in Planung, aber wenn der Pilotversuch ein Hinweis darauf ist, hoffen die Forscher auf weitere vielversprechende Ergebnisse, die dem neuen Verfahren helfen werden, die behördlichen Zulassungen zu erhalten.
„Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, ein Biomaterial zu entwickeln, das alle Kriterien für die Verwendung als menschliches Implantat erfüllt, das in Massenproduktion hergestellt und bis zu zwei Jahre gelagert werden kann und dadurch noch mehr Menschen mit Sehproblemen erreicht“, schließt Lagali.
Diese Studie wurde veröffentlicht in Naturbiotechnologie.