Medizin

Primitives Auge in der Petri-Schale gezüchtet

Donnerstag, 7. April 2011

Kyoto – Japanischen Forschern ist es, wenn auch nur im Ansatz, gelungen, die Entwicklung eines Auges im Labor nachzustellen. Die Experimente in Nature (2011; 472: 51-56) sind ein erster Schritt zu einer allerdings noch fernen Retina-Transplantation.

Bei Fröschen ist es schon seit einiger Zeit möglich, durch die Aktivierung einiger weniger Gene die Entwicklung von Augen an allen möglichen Körperstellen zu induzieren. Der Gruppe um Yoshiki Sasai vom Forschungsinstitut Riken in Kyoto gelang dies jetzt auch bei der Maus und außerhalb des Körpers.

Ihr Ausgangsmaterial bildeten embryonale Stammzellen. Diese differenzierten sich in einer Nährstofflösung unter Zusatz bestimmter Proteine in retinale Zellen. Nach dem Hinzufügen eines Gels bildet bildeten sie spontan einen Zellverband.

Am Tag 7 des Experiments beobachteten die Forscher eine Augenknospe, die der Augenanlage in der Embryologie ähnelte. Die Entwicklung schritt voran und am Tag 10 hatte sich ein doppelschichtiger Becher gebildet, der primitive Vorläufer des Auges in der Embryologie von Säugetieren.

Aus dem vorderen Blatt des Augenbechers entwickeln sich später die neuronalen Sinneszellen der Retina, die Zellen des hinteren Blatts werden zu den Pigmentzellen der Retina. Den Beginn dieser Differenzierung konnten die Forscher beobachten.

Sie erforschten außerdem die Kräfte, die die Entwicklung von der kugelförmigen Knospe zum Augenbecher steuern. Dies wird möglich, weil die Zellen am Übergang vom vorderen zum hinteren Blatt ihre Rigidität einbüßen. Dies hat zur Folge, dass sich das vordere Blut beim weiteren Wachstum nach innen stülpt und sich schließlich auf das hintere Blatt der Knospe legt.

Sasai konnte mit dem Experiment eine hundert Jahre alte Kontroverse in der Embryologie beantworten. Einige Forscher vermuteten, dass der Impuls zur Einstülpung von der Augenlinse ausgeht. Sie bildet sich aus dem Ektoderm, also der Haut, genau an der Stelle, an der die Augenanlage bei ihrem Wachstum auf die Haut trifft.

Ein Teil des Ektoderms dringt dann in den Augenbecher ein und bildet dort später die Linse. Im experimentellen Ansatz der Japaner gibt es aber keine Linsenanlage. Deshalb kann diese auch nicht die Bildung des Augenbechers angestoßen haben.

Die Experimente bestätigt damit die Hypothese des deutschen Biologen Hans Spemann (1869-1941), der als Vater der experimentellen Embryologie gilt. Er hatte postuliert, dass sich der Augenbecher ohne äußeren Abstoß bildet.

Noch ist nicht klar, ob die von den japanischen Forschern im Labor kreierte Retina in der Lage wäre, Lichtsignale in Nervenimpulse umzusetzen. Diese müssten danach auch noch an den Sehnerven weitergeleitet werden.

Die Hoffnungen auf ein Retina-Transplantat, das beispielsweise für Patienten mit Retinitis pigmentosa aus den Stammzellen des Patienten gezüchtet werden könnte, ist deshalb verfrüht. Die Studie zeigt aber, dass die natürliche Entwicklung in der Embryonalphase vielleicht den Weg vorgibt, um die Erkenntnisse der Stammzellforschung dereinst für die regenerative Medizin nutzen zu können. © rme/aerzteblatt.de

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