Bahnbrechende Innovation hält menschliche Spenderaugen länger gesund
Der Mangel an menschlichen Spenderorganen und Schwierigkeiten bei ihrer Konservierung bremsen die Entwicklung regenerativer Therapien und neuer Arzneimittel. Ein neuer Ansatz zur Wiederbelebung und Erhaltung menschlicher Spenderaugen zielt darauf ab, diese Barriere zu überwinden. Es sollen neue Möglichkeiten für die Behandlung von Netzhautdegenerationen und vielen anderen Erkrankungen eröffnet werden, die zu Sehstörungen und Blindheit führen können. Pia Cosma leitete das Projekt ECaBox(öffnet in neuem Fenster) am Centre for Genomic Regulation(öffnet in neuem Fenster) (CRG) in Barcelona, wo ein multidisziplinäres Team ein Gerät entwickelt, das Augen von Toten wiederbelebt. „Unser Ziel ist es, präklinische Tests an ganzen Augen zu ermöglichen. Menschliche Spenderaugen werden schnell geschädigt – innerhalb weniger Stunden, sobald die Durchblutung endet. ECaBox ermöglicht ihre Wiederbelebung und Konservierung außerhalb des Körpers“, erklärt Cosma, Forschungsprofessorin am ICREA(öffnet in neuem Fenster), Gruppenleiterin am CRG und Koordinatorin des Projekts. Mit der ECaBox können Augen konserviert werden, die dann zur Erprobung von Therapien für Glaukom, altersbedingte Makuladegeneration, trockenes Auge, diabetische Retinopathie, Retinopathia pigmentosa und viele andere Krankheiten verwendet werden können. Cosma fügt hinzu: „Ein Auge, das außerhalb des Körpers konserviert wurde, könnte für die Erforschung nahezu aller Augenkrankheiten verwendet werden. Damit ließe sich die Anwendung einer Therapie in jedem Bereich des Auges für jede Krankheit untersuchen.“
Innovative Verfahren halten postmortale Augen in einem durchbluteten und gesunden Zustand
Die Fortschritte bei menschlichen Organoiden, d. h. in einer Petrischale gezüchteten Geweben, verbessern zwar die Nachahmung der Funktion eines Auges, können jedoch nicht die physiologische Komplexität des Auges erfassen. Organoide haben in der Regel keine Blutgefäße. Aus diesem Grund können sie die Komplexität der menschlichen Netzhaut, die auf Nährstoffzufuhr durch Blutgefäße angewiesen ist, nicht korrekt modellieren. „Jede Netzhauttherapie wirkt in dieser vaskulär-neuronalen Dynamik. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie die Therapien in diesem physiologischen Kontext funktionieren, bevor sie am Menschen getestet werden“, sagt Cosma. Mithilfe von Software und 3D-Design entwarf das Team die ECaBox, um gespendete Augen stützen und einen Perfusionsschlauch befestigen zu können, sodass die Flüssigkeitsströmung in den Blutgefäßen des Auges wiederhergestellt werden kann. Die Augen menschlicher Spender wurden nach dem Tod entnommen, nachdem die schriftliche Einwilligung der Familienangehörigen eingeholt worden war – im Einklang mit den Vorschriften des spanischen Gesetzes und der Zustimmung der Ethikkommissionen der Krankenhäuser. „Während die Augen außerhalb des Körpers gehalten werden, steuern Pump- und Sauerstoffzufuhrsysteme die Flüssigkeitsströmung und die Hydratation der Hornhaut“, erklärt Cosma. Zur Wiederbelebung und Erhaltung der Augen wird ein dünner Schlauch in eine Augenarterie eingeführt und daran befestigt. Das elektrophysiologische Perfusat, eine spezielle, kontrollierte Kochsalz- oder Pufferlösung, wird mit kontrollierten Flussraten durch die Arterie gepumpt. Die Augenstruktur und die Blutgefäßfüllung werden mit Hilfe von Netzhautbildern, optischen Scans und hochauflösenden 3D-Röntgenaufnahmen untersucht. Um Blutgefäße zu identifizieren und zu analysieren, werden die Bilder mit Hilfe von Modellen der künstlichen Intelligenz (KI) verarbeitet. Die Gefäßnetze werden ausgerichtet, in Regionen unterteilt und ihre Länge, Volumen und Dichte gemessen, um einen Vergleich zwischen den Augen zu ermöglichen. Außerdem spielt die KI eine wichtige Rolle: „Wir können die Gesundheit der Netzhaut mit Hilfe von Gewebefärbungen, Zellbildgebung, Durchflusszytometrie zur Messung lebender Zellen und elektrischen Aufzeichnungen der Netzhautreaktionen auf Licht bestimmen. Netzhautschäden können mithilfe von KI-Modellen, die anhand von histologischen Bildern trainiert wurden, eingestuft und klassifiziert werden.“
Wichtiger Schritt nach vorn auf dem Gebiet der Organtransplantation
Die Studie ist ein Konzeptnachweis, der zeigt, dass ex vivo konservierte Organe für die Therapieentwicklung nützlich sind. Zudem wirkt sie sich auf den Bereich der Organtransplantation aus. ECaBox wird die Kosten für die Pharmaindustrie erheblich senken und die Erprobung von vielen weiteren Therapien ermöglichen. „Wir haben in der Tat bereits Interessensbekundungen aus den USA erhalten. Die uns vorliegenden Daten sind ein starker Beweis dafür, dass präklinische Tests in postmortalem Gewebe – als Teil der Standardbatterie präklinischer Tests, die ein Pharmaunternehmen mit einer neuen Therapie durchführen würde – bewertet werden können“, fügt Cosma hinzu.
