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2022
Neurowissenschaften und Erkrankungen des Nervensystems
«Netzhaut-Organoide» als Nachbildungen der Retina
Dr. Cameron S. Cowan
Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (IOB)
Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research, Basel
Dr. Magdalena Renner
Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (IOB)
Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research, Basel
Novartis Institutes for Biomedical Research, Basel
Die menschliche Netzhaut (oder Retina) ist ein aus mehreren Schichten aufgebautes, hochkomplexes System mit unterschiedlichen Zelltypen, welche dafür sorgen, dass Lichtreize aufgenommen, verarbeitet und weitergeleitet werden. Bislang blieben weltweit alle Versuche, eine funktionsfähige Retina entstehen zu lassen, erfolglos.
Auch Cameron S. Cowan, Magdalena Renner und ihr Basler Team arbeiten schon seit mehreren Jahren konsequent an diesem Ziel und es gelang ihnen, «Netzhaut-Organoide» zu züchten, eine Nachbildung der menschlichen Retina. Sie bestehen aus mehreren Schichten und reagieren auf Licht in gleicher Weise wie das «Original».
Für die Entwicklung der Netzhaut-Organoide verwendeten die Forschenden Haut- oder Blutproben von gesunden Spender:innen. Sie versetzten die Zellen aus diesen Proben zunächst in einen Stammzell-ähnlichen Zustand und züchteten aus diesen Stammzellen anschliessend die Netzhaut-Organoide. Diese wiesen nach 38 Wochen viele derselben Zelltypen auf wie die Netzhaut eines erwachsenen Menschen. Um jedoch die Neuzüchtungen mit dem «Original» überhaupt vergleichen zu können, betraten die Forschenden wiederum Neuland. Sie entwickelten eine Technik, mit der es erstmals gelang, menschliche Netzhaut von Verstorbenen über längere Zeit funktionsfähig und lichtempfindlich erhalten zu können. Überdies generierten sie einen umfangreichen Atlas, mit dem sich Gen-Muster der Zellen in den Organoiden mit denen menschlicher Netzhäute vergleichen lassen.
Mit den neuen Mini-Organen konnten die Forschenden auch zeigen, dass Gene, welche mit Netzhauterkrankungen in Verbindung stehen, in den gleichen Zelltypen aktiv sind wie in der Netzhaut von Erwachsenen.
Somit sind Organoide ein vielversprechendes neues Instrument, um Netzhautdegeneration in Zellkultur zu untersuchen. Da die Netzhaut-Organoide aus Hautbiopsien oder Blut von individuellen Patient:innen entwickelt werden, besteht die Hoffnung, in Zukunft massgeschneiderte Behandlungen zu entwickeln. Das könnte für die Forschung bei Netzhauterkrankungen, die teilweise zur Erblindung führen, ein entscheidender Vorteil sein.
Cell Types of the Human Retina and Its Organoids at Single-Cell Resolution. Cameron S Cowan*, Magdalena Renner*, Martina De Gennaro, Brigitte Gross-Scherf, David Goldblum, Yanyan Hou, Martin Munz, Tiago M Rodrigues, Jacek Krol, Tamas Szikra, Rachel Cuttat, Annick Waldt, Panagiotis Papasaikas, Roland Diggelmann, Claudia P Patino-Alvarez, Patricia Galliker, Stefan E Spirig, Dinko Pavlinic, Nadine Gerber-Hollbach, Sven Schuierer, Aldin Srdanovic, Marton Balogh, Riccardo Panero, Akos Kusnyerik, Arnold Szabo, Michael B Stadler, Selim Orgül, Simone Picelli, Pascal W Hasler, Andreas Hierlemann, Hendrik P N Scholl, Guglielmo Roma, Florian Nigsch, Botond Roska.
Cell. 2020 Sep 17; 182(6):1623-1640.e34. doi: 10.1016/j.cell.2020.08.013.
*These authors contributed equally to this work.