Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben ein Augenimplantat eingesetzt, um die Sehkraft von Dutzenden von Menschen zu verbessern, die durch altersbedingte Makuladegeneration (AMD) funktionell erblindet sind. Das Implantat mit einer Größe von 2 mal 2 Millimetern und einer Dicke von nur 30 Mikrometern wird chirurgisch unter die Netzhaut eingesetzt, um die lichtempfindlichen Zellen zu ersetzen, die durch die Krankheit verloren gegangen sind.

An der klinischen Studie, die am 20. Oktober im The New England Journal of Medicine veröffentlicht wurde, nahmen 38 Personen mit fortgeschrittener AMD teil, deren Netzhaut stark degeneriert war. Ein Jahr nach der Implantation des Geräts hatten 80 % der Teilnehmer eine klinisch bedeutsame Verbesserung ihrer Sehkraft erreicht.

»Wo die abgestorbene Netzhaut ein kompletter blinder Fleck war, wurde das Sehvermögen wiederhergestellt. Die Patienten konnten Buchstaben und Wörter lesen und am täglichen Leben teilnehmen.«Frank Holz, Studienleiter und Augenarzt an der Universität Bonn

Trotz einiger kleinerer Zwischenfälle im Zusammenhang mit der Implantationsoperation war das Sicherheitsgremium der Studie der Ansicht, dass die Vorteile des Geräts die Risiken überwiegen. Im Juni beantragten die Eigentümer des Geräts — das in San Francisco ansässige Neurotechnologieunternehmen Science Corporation — eine Zertifizierung, die den Verkauf des Geräts auf dem europäischen Markt ermöglichen würde.

»Ich halte dies für eine spannende und wichtige Studie, die gut konzipiert und analysiert wurde. Sie lässt hoffen, dass Patienten, für die dies bisher eher ›Science-Fiction‹ als Realität war, wieder sehen können«, sagt Francesca Cordeiro, Augenärztin am Imperial College London.

Wiederhergestellte Sehkraft

AMD ist die häufigste Form der unheilbaren Erblindung bei älteren Menschen. Es gibt zwei Haupttypen, die feuchte und die trockene AMD. In der aktuellen Arbeit wurden Menschen mit trockener AMD untersucht, einer fortgeschrittenen Form, von der weltweit etwa 5 Millionen Menschen betroffen sind. Bei der trockenen AMD sterben die lichtempfindlichen Zellen der zentralen Netzhaut über Jahre hinweg ab, so dass die Betroffenen zwar über ein intaktes peripheres Sehvermögen verfügen, ihnen aber das zentrale Sehvermögen fehlt, das eine hohe Sehschärfe gewährleistet. »Sie können keine Gesichter erkennen, sie können nicht lesen, sie können nicht Auto fahren, sie können nicht fernsehen«, sagt Holz.

Die lichtempfindlichen Zellen, die absterben (Stäbchen und Zapfen), wandeln Licht in elektrochemische Signale um, die an andere Arten von Netzhautneuronen weitergeleitet werden, die dann Nachrichten an die visuell verarbeitenden Regionen des Gehirns senden. Da die Netzhautneuronen die AMD überleben, kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass ein lichtempfindliches Implantat, das die Netzhaut je nach dem Muster der auftreffenden Photonen elektrisch stimuliert, das Sehvermögen wiederherstellen könnte.

Das Implantat mit der Bezeichnung PRIMA — für Photovoltaik-Retina-Implantat-Mikroarray — wurde ursprünglich von dem in Paris ansässigen Unternehmen Pixium Vision entwickelt, das letztes Jahr von der Science Corporation übernommen wurde. Im Gegensatz zu früheren Retina-Geräten ist es kabellos. Und da es photovoltaisch aktiv ist, liefern die Photonen, die es aktivieren, auch die Energiequelle für die Erzeugung der elektrischen Leistung.

Es wird in Kombination mit einer Brille verwendet, die eine Kamera enthält, die Bilder aufnimmt und sie in Muster aus Infrarotlicht umwandelt, die an das Netzhautimplantat übertragen werden.

Das System, mit dem der Benutzer die Zielobjekte vergrößern und verkleinern sowie Kontrast und Helligkeit einstellen kann, erfordert laut Holz ein monatelanges intensives Training, um es optimal zu nutzen.

In der aktuellen Studie wurden 38 Personen in 17 Kliniken in fünf europäischen Ländern behandelt, und 32 der Teilnehmer wurden ein Jahr nach der Implantation getestet. Bei 26 von ihnen wurde eine klinisch bedeutsame Verbesserung des Sehvermögens festgestellt, die im Durchschnitt darin bestand, dass sie zwei Zeilen weiter unten auf einer Standard-Augentesttafel mit Buchstaben sehen konnten. Insgesamt lag die Sehkraft der meisten Teilnehmer nahe an der mit PRIMA erreichbaren Auflösung.

Am Ende der Studie benutzten die meisten Empfänger PRIMA zu Hause, um Buchstaben, Wörter und Zahlen zu lesen. Von den 32 Teilnehmern gaben 22 an, dass ihre Zufriedenheit mit dem Gerät mittel bis hoch sei.

Langsames Lesen

Ein Fragebogen über die tägliche Lebensqualität der Benutzer ergab jedoch keine signifikanten Verbesserungen. Ein Netzhautdegenerationsforscher, der an Behandlungen für Sehkraftverlust arbeitet und anonym bleiben möchte, um Vergeltungsmaßnahmen zu vermeiden, äußerte in einem Gespräch mit Nature die Befürchtung, dass intensives Sehtraining und die Motivation, ein interessantes medizinisches Gerät erhalten zu haben, zu besseren Testergebnissen geführt haben könnten. Sie sagten, dass die Ergebnisse aussagekräftiger gewesen wären, wenn die Verbesserungen im Vergleich zu einer randomisierten Placebogruppe, die die Brille und die Trainingsprotokolle, aber kein Implantat erhalten hätten, nachgewiesen worden wären.

Auch Holz räumt ein, dass das derzeitige System seine Grenzen hat, und sagt, er erwarte, dass künftige Implantate wirksamer sein werden. »Dieser erste große Durchbruch ist ein Ausgangspunkt für weitere Verbesserungen«, sagt er.

Ein weiteres Problem ist die maximale Sehschärfe, die mit dem derzeitigen Gerät erreicht werden kann. Das PRIMA-System hat nur 381 Pixel, die jeweils eine Fläche vom 100 Mikrometer haben. Und Holz räumt ein, dass das Lesen der Nutzer »kein schnelles, flüssiges Lesen« ist. Außerdem ist die Sicht nicht farbig, sondern schwarz-weiß.

Laut Holz hat Daniel Palinker, ein Physiker an der Stanford University in Palo Alto, Kalifornien, der das Gerät ursprünglich entworfen hat, Ideen, wie man eines Tages Farbsehen erreichen könnte. Ein Gerät der nächsten Generation, das größer ist als PRIMA und mit kleineren Pixeln bestückt ist, soll eine bessere Sehschärfe ermöglichen: »Das ist der Anfang einer Reise«, sagt Holz.

Obwohl das Gerät an Menschen mit AMD getestet wurde, könnte es auch dazu beitragen, das Sehvermögen von Menschen wiederherzustellen, die von anderen Krankheiten betroffen sind, bei denen Photorezeptorzellen absterben, andere Neuronen der Netzhaut aber funktionsfähig bleiben, wie z. B. Retinitis pigmentosa.

Netzhautimplantate sind nicht der einzige Ansatz, der für dieses Problem entwickelt wird. Andere Forscher untersuchen den Einsatz von Stammzelltherapien zur Regeneration von Photorezeptoren, optogenetische Therapien, bei denen lichtempfindliche Proteine in die verbleibenden Netzhautzellen eingebracht werden, und sogar Implantate, die in den visuellen Kortex des Gehirns eingesetzt werden.

»Das ist ein sehr dynamischer Bereich, und es gibt viele Ansätze«, ergänzt Holz. »Welche sich am Ende durchsetzen werden, weiß niemand.«