Studie zeigt einen neuen Weg, um genetische Blindheit bei einem Säugetier umzukehren
Photorezeptoren sind Zellen in der Netzhaut (Rückseite des Auges), die bei Aktivierung Signale an das Gehirn senden. Zapfen-Photorezeptoren sind für das Sehen am Tag, die Wahrnehmung von Farben und die Sehschärfe notwendig. Diese Zapfen verfallen, wenn Augenerkrankungen ein späteres Stadium erreichen. Ebenso wie unsere Gehirnzellen regenerieren sich Photorezeptoren nicht, das heißt, sobald sie reif sind, hören sie auf, sich zu teilen. Daher kann die Zerstörung dieser Zellen die Sehkraft beeinträchtigen und manchmal sogar zur Erblindung führen. Forscher, die vom National Eye Institute der National Institutes of Health USA unterstützt wurden, haben erfolgreich geheilt angeborene Blindheit bei Mäusen durch Umprogrammierung unterstützender Zellen in der Netzhaut – sogenannte Müller-Glia – und deren Umwandlung in Stäbchen-Photorezeptoren in ihrer Studie veröffentlicht in Natur. Diese Stäbchen sind eine Art von Lichtrezeptorzellen, die im Allgemeinen für das Sehen bei schwachem Licht verwendet werden, aber sie schützen auch Zapfen-Photorezeptoren. Die Forscher haben verstanden, dass dies eine mögliche Behandlung für viele Augen ist, wenn diese Stäbchen intern im Auge regeneriert werden können Krankheiten bei denen hauptsächlich Photorezeptoren betroffen sind.
Es ist seit langem bekannt, dass Müller-Glia ein starkes Regenerationspotenzial bei anderen Arten wie dem Zebrafisch hat, der ein großartiger Modellorganismus für die Forschung ist. Müller-Glia teilt und regeneriert sich als Reaktion auf eine Verletzung des Amphibienauges bei Zebrafischen. Sie wandeln sich auch in Photorezeptoren und andere Neuronen um und ersetzen beschädigte oder verlorene Neuronen. Daher können Zebrafische auch nach einer schweren Verletzung der Netzhaut wieder sehen. Im Gegensatz dazu reparieren sich die Augen von Säugetieren nicht selbst auf diese Weise. Müller-Glia unterstützt und nährt die umgebenden Zellen, regeneriert jedoch keine Neuronen in diesem Tempo. Nach einer Verletzung wird nur eine sehr kleine Anzahl von Zellen neu gebildet, die möglicherweise nicht vollständig nützlich sind. Bei Laborexperimenten könnte die Müller-Glia von Säugetieren die von Zebrafischen nachahmen, aber nur, wenn das Netzhautgewebe verletzt wurde, was nicht ratsam ist, da dies kontraproduktiv ist. Die Wissenschaftler suchten nach einer Möglichkeit, die Müller-Glia von Säugetieren in einen Stäbchen-Photorezeptor umzuprogrammieren, ohne die Netzhaut zu verletzen. Dies wäre wie der eigene "Selbstreparatur"-Mechanismus von Säugetieren.
Im ersten Schritt der Umprogrammierung injizierten die Forscher den Augen von Mäusen ein Gen, das das Beta-Catenin-Protein aktivieren würde, das die Teilung der Müller-Glia auslöste. Im zweiten Schritt nach mehreren Wochen injizierten sie Faktoren, die die neu geteilten Zellen zur Reifung zu Stäbchen-Photorezeptoren anregten. Die neu gebildeten Zellen wurden dann unter Verwendung eines Mikroskops visuell verfolgt. Diese neuen Stäbchen-Photorezeptoren, die geschaffen wurden, waren in ihrer Struktur den echten ähnlich und konnten einfallendes Licht erkennen. Darüber hinaus wurden synaptische Strukturen oder das Netzwerk gebildet, die es Stäbchen ermöglichen, sich mit anderen Zellen in der Netzhaut zu verbinden, um Signale an das Gehirn weiterzugeben. Um die Funktionsfähigkeit dieser Stäbchen-Photorezeptoren zu testen, wurden Experimente an Mäusen durchgeführt, die an angeborener Blindheit litten – blind geborenen Mäusen, denen es an funktionierenden Stäbchen-Photorezeptoren fehlte. Während diese blinden Mäuse Stäbchen und Zapfen hatten, fehlten ihnen zwei kritische Gene, die es Photorezeptoren ermöglichen, Signale zu übertragen. Die Stäbchen-Photorezeptoren entwickelten sich bei blinden Mäusen mit ähnlicher Funktion wie bei normalen Mäusen in ähnlicher Weise. Aktivität wurde in einem Teil des Gehirns beobachtet, der visuelle Signale empfängt, wenn diese Mäuse Licht ausgesetzt wurden. Also wurden neue Stäbe verdrahtet, um erfolgreich Nachrichten an das Gehirn zu übermitteln. Es muss noch analysiert werden, ob sich neue Stäbchen in einem erkrankten Auge entwickeln und richtig funktionieren, wenn Netzhautzellen nicht richtig verbunden sind oder interagieren.
Dieser Ansatz ist weniger invasiv oder schädlich als andere verfügbare Behandlungen wie das Einbringen von Stammzellen in die Netzhaut zu Regenerationszwecken und ist ein Fortschritt auf diesem Gebiet. Es werden Experimente durchgeführt, um zu untersuchen, ob blind geborene Mäuse die Fähigkeit wiedererlangt haben, visuelle Aufgaben auszuführen, z. B. durch ein Labyrinth zu laufen. An diesem Punkt sieht es so aus, als ob Mäuse Licht wahrnehmen, aber keine Formen erkennen können. Forscher möchten diese Technik an menschlichem Netzhautgewebe testen. Diese Studie hatte unsere Bemühungen um regenerative Therapien für Blindheit vorangetrieben, die durch genetische Augenkrankheiten wie Retinitis pigmentosa, altersbedingte Erkrankungen und Verletzungen verursacht wird.
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Quelle (n)
Yao K et al. 2018. Wiederherstellung des Sehvermögens nach de novo-Genese von Stäbchen-Photorezeptoren in der Netzhaut von Säugetieren. Natur. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0425-3
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