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Medizin

Retinopathie: Goldstäbchen sollen Sehfähigkeit im Infrarotbereich ermöglichen

Dienstag, 23. Juni 2020

/Tatiana Shepeleva, stock.adobe.com

Basel – Feine Nano-Goldstäbchen, die Wärmestrahlung im nahen Infrarotbereich auf­fangen, ein Membrankanal, der die Wärme in ein Nervensignal umsetzt und ein Anti­körper, der die beiden Komponenten in den Sinneszellen verbindet, könnten erblindeten Menschen in Zukunft zu einer Sehempfindung verhelfen.

Der neue Therapieansatz hat laut einer Publikation in Science (2020; DOI: 10.1126/science.aaz5887) bei Mäusen sowie in einem Laborexperiment an menschlichen Zellen funktioniert.

Boas, Pythons und Grubenottern erkennen ihre Beute an der Wärme, die sie ausstrahlen. Dies geschieht mithilfe von sogenannten TRP-Kanälen („transient receptor potential“), die in einem speziellen Organ unterhalb des Auges auf Wellenlängen im Bereich von 1 bis 30 µm reagieren. Sie reizen dort spezielle Nervenzellen, die die Information an das Gehirn weiterleiten. Die Schlangen wissen dann, dass sie ein potenzielles Opfer vor sich haben.

Menschen besitzen kein derartiges Organ. Doch die Nervenzellen der Haut sind auch bei uns in der Lage, Wärmereize in Nervensignale zu verwandeln. Ein internationales Forscher­­team um Botond Roska vom Institut für Molekulare und Klinische Ophthal­mologie in Basel hat jetzt ein Verfahren ausgetüftelt, mit dem die Sinneszellen in den Augen in die Lage versetzt werden sollen, Wärmesignale wahrzunehmen.

Die Sinneszellen werden dabei mit 3 neuen Komponenten ausgestattet. Die erste Komponente besteht aus kleinen Nano-Goldstäbchen, die Infrarotstrahlen einer bestimmten Wellenlänge absorbierend und sich dabei erwärmen. Die Wärme wird dann an die zweite Komponente weiter geleitet. Dies sind TRP-Kanäle, die sich auf den Wärmereiz hin öffnen und dadurch ein Nervensignal auslösen, das über den Sehnerven weitergeleitet und in der Sehrinde des Gehirns als Licht wahrgenommen wird.

Damit die Wärme der Goldpartikel an die TRP-Kanäle weiter gegeben werden kann, wurden beide über einen Antikörper miteinander verbunden. Die Goldpartikel und die Bauanleitung für die anderen Komponenten wurden per Gentherapie in die Netzhaut injiziert.

Die Forscher haben die Behandlung in 2 Modellsystemen getestet. Das erste Modell waren Mäuse mit einem Gendefekt, der innerhalb von 4 Wochen zu einer Netzhaut­degenera­tion führt. Im zweiten Test wurden lebende Netzhäute von menschlichen Organspendern verwendet.

Im ersten Experiment wurde blinden Mäusen durch die Exposition mit nahem Infrarot­licht angezeigt, dass sie gleich Wasser zum Trinken erhalten werden. Die unbe­han­delten blinden Tiere zeigten wie erwartet keine Reaktion, während die Tiere, deren Netzhaut mit den Infrarotsensoren ausgestattet waren, in einer Erwartungshaltung mit Leckbewe­gungen begannen. Dies belegt, dass die Signale an das Gehirn weitergeleitet wurden.

Die zweite Reihe von Experimenten wurde durch eine Technik ermöglicht, die Arnold Szabo von der Semmelweis-Universität in Budapest entwickelt hatte. Dem Forscher ist es gelungen, die menschliche Netzhaut nach dem Tod monatelang am Leben zu erhalten.

Wurden die Netzhäute mit den 3 Sehkomponenten ausgestattet, reagierten sie auf Infrarotsignale mit elektrischen Signalen, wie sie auch bei aktivierten Nervenzellen auftreten.

Noch sind die Forscher weit von einer klinischen Anwendung entfernt. Das Fernziel besteht darin, Patienten mit degenerativen Augenerkrankungen in die Lage zu versetzen, einfache Lichtsignale wahrzunehmen.

Den Forschern schwebt dabei vor, optische Signale mit einer speziellen Brille in Infrarotstrahlen zu verwandeln, die dann beim Auftreffen auf der Retina ein Nervensignal auslösen, das im Gehirn als Lichtreiz wahrgenommen wird. © rme/aerzteblatt.de

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