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Transplantationsmedizin: Das Alter macht's

Erblindeten das Augenlicht wiederzugeben - ein Traum. Daher wird bereits seit dem Anfang des letzten Jahrhunderts damit experimentiert, Netzhäute und Sehzellen zu transplantieren. Doch bisher versagten die Transplantate den Dienst, selbst wenn sie eigentlich ganz gut anwuchsen. Offenbar hatten sie nicht das geeignete Alter.
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Plötzlich war da ein grauer Fleck, der beim Lesen einzelne Buchstaben verdeckte. Mit der Zeit wurde er immer größer, bis der Patient schließlich nicht einmal mehr die Gesichtszüge seines Gegenübers erkennen konnte, und seine Welt nur noch aus verschwommenen Schemen bestand. Die altersbedingten Makuladegeneration hatte ihm unwiederbringlich die Sehzellen in der Netzhaut zerstört. Abhilfe gibt es für diese Krankheit und auch für andere degenerative Netzhauterkrankungen nicht, allenfalls der Verlauf lässt sich verzögern.

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Makuladegeneration | Oben: Augenhintergrund eines Patienten mit Makuladegeneration. Im Zentrum der Retina sind Blut und ein zerstörter Bereich zu erkennen. Der helle Fleck rechts ist der blinde Fleck, an dem der Sehnerv austritt.
Unten: Querschnitt durch den zentralen Teil der oben abgebildeten Netzhaut. In den schwarzen Bereichen sind die Sehzellen abgestorben.
Neue Sehzellen täten in diesen Fällen Not, um die abgestorbenen zu ersetzen – doch alle Versuche, einzelne Zellen oder ganze Netzhäute zu transplantieren, brachten in der Vergangenheit nur mäßigen Erfolg. Zwar integrierten sich manche der übertragenen Fotorezeptoren in die neue Umgebung, doch niemals nahmen sie einen brauchbaren Kontakt mit den ableitenden Nervenzellen auf – die Information über die eventuell von ihnen aufgenommenen Lichtreize blieb also gleich am Anfang des Wegs ins Gehirn hängen. Auch Transplantationsversuche mit retinalen Stammzellen brachten keinen durchschlagenden Erfolg. Waren diese womöglich zu unreif und damit nicht ausreichend für ihre zukünftige Aufgabe vorbereitet?

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Menschliche Retina | Fotorezeptoren in der menschlichen Retina: Die kleinen Zellen sind Stäbchen, die Sehzellen, die für das Schwarz-Weiß-Sehen zuständig sind, die großen Zellen sind Zapfen, die das Farbensehen übernehmen. Das menschliche Auge verfügt über rund 125 Millionen Stäbchen und sechs Millionen Zapfen.
Dies vermutete eine Arbeitsgruppe unter der Leitung von Anand Swaroop von der Universität von Michigan in Ann Arbor und Robin Ali vom Institut für Ophthalmologie des University College London. Die Wissenschaftler wollten zunächst einmal verstehen, wie sich Stammzellen zu Fotorezeptoren entwickeln. Denn sie nahmen an, dass Vorläuferzellen, die kurz davor stehen, reife Sehzellen zu werden, die besten Voraussetzungen haben sollten, um sich optimal in eine andere Netzhaut zu integrieren.

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Querschnitt durch die menschliche Netzhaut | Querschnitt durch die menschliche Netzhaut: Die Stäbchen und Zapfen der Retina wandeln den aufgenommenen Lichtreiz in elektrische Impulse um und leiten diese ans Gehirn. Die meisten der hier sichtbaren Fotorezeptoren sind Stäbchen, nur in der Mitte sind zwei dickere und kürzere Zapfen zu erkennen (Maßstab: 10 Mikrometer).
Also verschafften sie sich Zellen aus der Retina von Mäusembryonen sowie von neugeborenen Nagern unterschiedlichen Alters und verpflanzten diese in die Netzhäute erwachsener Mäuse. Am besten integrierten sich dort nicht etwa die unreifen embryonalen Vorläuferzellen, sondern die Retinazellen aus drei bis fünf Tage alten Mausbabys – diese jungen Sehzellen stehen kurz davor, vollständig auszureifen.

"Die reife Retina kann doch die Entwicklung neuer funktionaler Fotorezeptoren unterstützen"
(Jane Sowden)
Tatsächlich entwickelten sich die Transplantate in der neuen Umgebung zu reifen Fotorezeptoren. "Bemerkenswert ist, dass die reife Retina, von der man bisher glaubte, sie sei nicht zur Regeneration fähig, doch die Entwicklung neuer funktionaler Fotorezeptoren unterstützen kann", sagt das Teammitglied Jane Sowden.

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Transplantierte Fotorezeptoren | Transplantierte Fotorezeptoren: Oben: Die Zellen der Wirtsretina sind blau, während die übertragenen Photorezeptoren grün markiert sind.
Unten: Nur die transplantierten Zellen sind hier zu sehen. Der runde Kern und der lange Schwanz sind typische Merkmale der Stäbchen.
Nun galt es zu prüfen, ob diese vielversprechenden Zellen nach der Übertragung auch ihre Funktion übernehmen. Dafür implantierten die Wissenschaftler diese Kandidaten in die Retina von Mäusen mit einem genetischen Defekt, der – ganz ähnlich wie bei der Retinopathia pigmentosa des Menschen – die Sehzellen absterben lässt. Die Transplantate überlebten auch dort, waren lichtempfindlich und nahmen – wie gewünscht – Kontakt mit den ableitenden Nervenzellen auf.

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Transplantierter Fotorezeptor | Um den transplantierten Fotorezeptor ist dunkles Pigment der Wirtsretina zu sehen, das Streulicht absorbiert und so die Bildqualität verbessert. Das lichtempfindliche Molekül ist rot markiert.
Demnach kann eine Retinatransplantation tatsächlich gelingen – vorausgesetzt, man verwendet Spenderzellen geeigneten Alters. Optimale Bedingungen für eine erfolgreiche Übertragung bieten junge Sehzellen, die an der Schwelle zur Reife stehen.

Diese Ergebnisse sind aber erst ein "proof of principle" – an einen Einsatz beim Menschen ist noch lange nicht zu denken: Menschliche Sehzellen haben ein vergleichbares Entwicklungsstadium wie die im Versuch verwendeten Fotorezeptoren der drei- bis fünftägigen Mäusebabys im zweiten Drittel der Schwangerschaft. An eine Entnahme ist da auf keinen Fall zu denken. Die Forscher halten es aber durchaus für möglich, aus der erwachsenen menschlichen Retina Stammzellen zu gewinnen, die sich eventuell in der Zellkultur in ein entsprechendes Entwicklungsstadium bringen und anschließend transplantieren lassen könnten.
09.11.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 09.11.2006

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