Bei Netzhauterkrankungen wie der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) oder der Retinitis pigmentosa gehen die lichtempfindlichen Zellen der äußeren Retinaschicht nach und zugrunde. Dadurch nimmt die Sehfähigkeit immer weiter ab, bis die Patienten schließlich ihr Augenlicht verlieren. Auch eine nicht behandelte Diabetes kann die Photorezeptoren in der Netzhaut im Laufe der Zeit zerstören. Im Gegensatz zu vielen anderen Zellen und Geweben unseres Körpers können sich die Photorezeptoren der Netzhaut nicht regenerieren, sie wachsen nicht von allein wieder nach. Um Betroffenen dennoch das Augenlicht wiederzugeben, müsste man die Stäbchen und Zapfen daher durch technische oder organische Sinneszellen ersetzen. Es gibt bereits erste Tests mit in die Netzhaut eingepflanzten Chips, aber auch mit Stammzellen wird experimentiert. Dafür versetzen Wissenschaftler ausdifferenzierte Körperzellen zunächst wieder in den Zustand von Stammzellen zurück und bringen diese dann dazu, sich zu Lichtsinneszellen zu entwickeln.
Aus Hautzellen werden Stäbchen
Diese Gewinnung von Ersatz-Netzhautzellen aus Stammzellen ist jedoch extrem zeitaufwändig und kompliziert. Der gesamte Prozess der Reprogrammierung kann sechs Monate dauern, bis man die gewünschten Zellen für eine Transplantation in die Netzhaut erhält. “Das macht diese Methoden zu einer Herausforderung für den praktischen Einsatz in der klinischen Therapie”, erklären Biraj Mahato von der University of North Texas und seine Kollegen. Sie haben deshalb nach einer Methode gesucht, um ausgewachsene Bindegewebszellen der Haut, sogenannte Fibroblasten, direkt, ohne den Umweg über Stammzellen in Photorezeptorzellen umzuwandeln. Ausgangspunkt war eine Kombination von vier chemischen Verbindungen, mit denen Forscher schon in früheren Versuchen Fibroblasten zu Neuronen gemacht hatten. In den Tests von Mahato und seinem Team zeigte sich, dass es möglich ist, Fibroblasten durch diese vier Chemikalien in Kombination mit einer fünften Substanz auch zu stäbchenähnlichen Lichtsinneszellen umzuprogrammieren.
“Dies ist die erste Studie, die zeigt, dass eine Produktion von Photorezeptor-ähnlichen Zellen durch eine direkte chemische Umprogrammierung möglich ist”, sagt Co-Autor Anand Swaroop vom US National Eye Institute in Bethesda. Wie ergänzende Analysen ergaben, ähnelte auch die Genaktivität dieser umgewandelten Zellen denen normaler Lichtsinneszellen: Stäbchen-typische Gene wurden abgelesen, während Fibroblasten-typische Gene herunterreguliert waren. Die direkte Umwandlung gelang den Forschern sowohl mit Fibroblastenzellen von Mäusen als auch mit menschlichen Bindegewebszellen, wie sie berichten. Das gesamte Verfahren bis zum fertigen Photorezeptor habe nur rund zehn Tage gedauert.
