Wer aufgrund einer Erkrankung der Augen-Hornhaut erblindet, ist bislang auf eine Transplantation der Hornhaut von einem verstorbenen menschlichen Spender angewiesen. Doch Spenderhornhäute sind selten und die Transplantation ist kompliziert. Forscher haben nun eine mögliche Alternative entwickelt: Aus Kollagenproteinen der Schweinehaut haben sie ein Implantat entwickelt, das günstig herzustellen ist und mit einem minimalinvasiven Verfahren ins Auge eingesetzt werden kann. In einer Pilotstudie gab das Implantat 20 Menschen mit Hornhauterkrankungen ihre Sehkraft zurück.
Erkrankungen der Hornhaut, der äußersten Schicht des Auges, zählen weltweit zu den häufigsten Ursachen für Blindheit. Weltweit sind rund 12,7 Millionen Menschen betroffen. Die einzige Möglichkeit, das Sehvermögen wiederzuerlangen, besteht bislang darin, eine Hornhaut von einem menschlichen Spender transplantiert zu bekommen – doch aufgrund des Mangels an Spenderhornhäuten erhält nur etwa einer von 70 Patienten eine Transplantation. Zudem leben besonders viele Betroffene in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen, in denen der Zugang zu Behandlungen begrenzt ist.
Biomaterial auf Basis von Schweinehaut
Ein Team um Mehrdad Rafat von der Universität Linköping in Schweden hat sich zum Ziel gesetzt, Hornhautimplantate für mehr Menschen auf der Welt verfügbar zu machen. In einer Pilotstudie haben sie nun erfolgreich das Ergebnis ihrer Arbeit getestet: Ein biotechnisch hergestelltes Hornhautimplantat, das als Ausgangsmaterial Kollagenproteine aus Schweinehaut nutzt. Um aus der Schweinehaut eine funktionsfähige künstliche Hornhaut für menschliche Augen zu erschaffen, werden die enthaltenen Kollagenmoleküle aufgereinigt und verdichtet, sodass ein robustes und zugleich ausreichend flexibles transparentes Material entsteht.
„Sicherheit und Wirksamkeit der biotechnologisch hergestellten Implantate standen im Mittelpunkt unserer Arbeit“, sagt Rafat. „Wir haben erhebliche Anstrengungen unternommen, um sicherzustellen, dass unsere Erfindung weithin verfügbar und für alle erschwinglich ist, nicht nur für die Wohlhabenden. Deshalb kann diese Technologie in allen Teilen der Welt eingesetzt werden.“ Als Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie ist Schweinehaut einfach und preiswert erhältlich. Die daraus hergestellten Hornhäute haben zudem den Vorteil, dass sie zwei Jahre lang ohne Qualitätseinbußen gelagert werden können. Eine menschliche Spenderhornhaut dagegen muss innerhalb von zwei Wochen transplantiert werden.
Sicher, wirksam und breit verfügbar
„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 damit noch mehr Menschen mit Sehproblemen erreicht. Auf diese Weise umgehen wir das Problem des Mangels an gespendetem Hornhautgewebe und den schwierigen Zugang zu anderen Behandlungsmöglichkeiten für Augenkrankheiten“, sagt Rafats Kollege Neil Lagali. Damit tatsächlich auch Menschen in Ländern mit wenig ausgebauter medizinischer Versorgung von den Implantaten profitieren können, entwickelten die Forscher zusätzlich eine neue, minimal invasive Methode zur Behandlung einer häufigen Hornhauterkrankung, genannt Keratokonus. Dabei wird die Hornhaut immer dünner und wölbt sich, sodass die Betroffenen zunächst nur noch verschwommen sehen und schließlich erblinden.
Bei der bisherigen Behandlung wird die Hornhaut des Patienten chirurgisch entfernt und durch eine gespendete Hornhaut ersetzt, die mit chirurgischen Nähten befestigt wird. Diese Art der Operation ist invasiv und wird nur in größeren Universitätskliniken durchgeführt. „Eine weniger invasive Methode könnte in mehr Krankenhäusern eingesetzt werden und so mehr Menschen helfen. Bei unserer Methode muss der Chirurg nicht das eigene Gewebe des Patienten entfernen. Stattdessen wird ein kleiner Schnitt gemacht, durch den das Implantat in die vorhandene Hornhaut eingesetzt wird“, erklärt Lagali. Nähte sind dabei nicht erforderlich, und der Schnitt kann je nach verfügbaren Instrumenten entweder mit einem fortschrittlichen Präzisionslaser oder mit einfachen chirurgischen Werkzeugen durchgeführt werden.
Implantat gibt 20 Menschen das Augenlicht zurück
Nach erfolgreichen Tests im Tiermodell starteten die Forscher eine Pilotstudie. In Indien und im Iran, zwei Ländern, in denen viele Menschen an Hornhautblindheit leiden, setzten Chirurgen mit Hilfe der neuen Methode 20 blinden oder sehbehinderten Menschen das biotechnische Implantat ein. Wie die Forscher berichten, verliefen die Operationen komplikationslos. Das Gewebe heilte schnell ab, und eine achtwöchige Behandlung mit immunsuppressiven Augentropfen reichte aus, um eine Abstoßung des Implantats zu verhindern. Bei herkömmlichen Hornhauttransplantationen müssen die Medikamente über mehrere Jahre eingenommen werden. „Innerhalb von zwei Jahren Nachbeobachtungszeit stellten wir keine Komplikationen fest“, schreiben die Autoren.
Die Sehkraft der Teilnehmer der Pilotstudie verbesserte sich ebenso stark, wie es nach einer klassischen Hornhauttransplantation zu erwarten wäre. Alle 20 Probanden erlangten ihre Sehkraft zurück, einige von ihnen sogar vollständig, teils zusätzlich mit Brillen oder Kontaktlinsen unterstützt. „Diese Arbeit zeigt, dass die Wiederherstellung des Sehvermögens mit einem Ansatz möglich ist, der potenziell ebenso wirksam, sicherer, einfacher und breiter verfügbar ist als die Transplantation von Spenderhornhäuten“, so die Forscher. Bevor das Implantat im Gesundheitswesen eingesetzt werden kann, ist eine größere klinische Studie mit anschließender Marktzulassung durch die Aufsichtsbehörden erforderlich. Die Forscher wollen zusätzlich untersuchen, ob die Technologie zur Behandlung weiterer Augenkrankheiten eingesetzt werden kann und ob das Implantat für eine noch größere Wirksamkeit individuell angepasst werden kann.
Quelle: Mehrdad Rafat (LinkoCare Life Sciences AB und Universität Linköping, Schweden) et al., Nature Biotechnology, doi: 10.1038/s41587-022-01408-w
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