Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, Augengewebe mithilfe von Stammzellen und 3D-Druck herzustellen – in neuer Forschung, die zu Durchbrüchen bei der Behandlung einer Reihe von degenerativen Augenerkrankungen führen könnte.
Ein Forscherteam des National Eye Institute (NEI), Teil der National Institutes of Health, druckte eine Kombination von Zellen, die die äußere Blut-Retina-Schranke bilden – Augengewebe, das die lichtempfindlichen Photorezeptoren der Retina unterstützt.
Ihre Technik bietet eine theoretisch unbegrenzte Versorgung mit von Patienten stammendem Gewebe, um degenerative Netzhauterkrankungen wie die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) zu untersuchen und sie zu nutzen, um besser zu verstehen, wie diese Krankheiten behandelt oder geheilt werden können.
“Wir wissen, dass AMD in der äußeren Blut-Retina-Schranke beginnt”, sagte Kapil Bharti, Ph.D., der die NEI-Sektion für Translationsforschung am Auge und an Stammzellen leitet.
Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, Augengewebe zu erzeugen – in neuer Forschung, die zu Durchbrüchen bei der Behandlung einer Reihe von degenerativen Augenerkrankungen führen könnte
“Die Mechanismen der AMD-Initiation und des Fortschreitens zu fortgeschrittenen trockenen und feuchten Stadien sind jedoch aufgrund des Mangels an physiologisch relevanten menschlichen Modellen nach wie vor kaum bekannt”, erklärte er in einer Erklärung.
Die äußere Blut-Retina-Schranke des Auges besteht aus dem retinalen Pigmentepithel (RPE), das durch die Bruchsche Membran von der Choriokapillaris getrennt ist. Die Membran reguliert, wie Nährstoffe und Abfallstoffe zwischen dem RPE und der Choriocapillaris transportiert werden.
Bei Menschen mit AMD bilden sich Drusen genannte Lipoproteinablagerungen außerhalb der Bruch-Membran und verhindern, dass sie richtig funktioniert.
Fast 20 Millionen Amerikaner leiden an irgendeiner Form von altersbedingter Makuladegeneration. Es ist die Hauptursache für Sehverlust bei Amerikanern ab 60 Jahren; es ist auch die Hauptursache für irreversible Erblindung und Sehverlust weltweit.
“Unsere gemeinsamen Bemühungen haben zu sehr relevanten Retina-Gewebemodellen degenerativer Augenerkrankungen geführt”, sagte Co-Autor Marc Ferrer, Direktor des 3D Tissue Bioprinting Laboratory am National Center for Advancing Translational Sciences des NIH.
“Solche Gewebemodelle haben viele potenzielle Anwendungen in translationalen Anwendungen, einschließlich der Entwicklung von Therapeutika.”
Bharti und Kollegen kombinierten drei unreife Aderhautzelltypen in einem Hydrogel: Perizyten und Endothelzellen, die Schlüsselkomponenten von Kapillaren sind; und Fibroblasten, die dem Gewebe Struktur verleihen.
Als nächstes druckten sie das Gel auf ein biologisch abbaubares Gerüst, und innerhalb weniger Tage begannen die Zellen, zu einem dichten Kapillarnetzwerk zu reifen.
Am neunten Tag setzten die Wissenschaftler retinale Pigmentepithelzellen auf der anderen Seite des Gerüsts ein. Etwas mehr als einen Monat später erreichte das Gewebe seine volle Reife.
Die äußere Blut-Retina-Schranke ist die Grenzfläche der Netzhaut und der Aderhaut, einschließlich der Bruchschen Membran und der Choriokapillaris
Laut Analyse und Tests der Forscher ähnelte das bedruckte Gewebe der natürlichen äußeren Blut-Retina-Schranke und verhielt sich ähnlich.
Unter induziertem Stress zeigte das bedruckte Gewebe Muster einer frühen AMD, wie Drusenablagerungen unter dem RPE und eine Progression zu AMD im späten trockenen Stadium.
“Durch das Drucken von Zellen erleichtern wir den Austausch von zellulären Hinweisen, die für eine normale Anatomie der äußeren Blut-Retina-Schranke notwendig sind”, erklärte Bharti.
“Zum Beispiel induziert das Vorhandensein von RPE-Zellen Veränderungen der Genexpression in Fibroblasten, die zur Bildung der Bruch-Membran beitragen – etwas, das vor vielen Jahren vorgeschlagen, aber bis zu unserem Modell nicht bewiesen wurde.”
Die Ergebnisse ihrer Arbeit veröffentlichten die Wissenschaftler heute in Nature Methods.
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