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Dresdner Wissenschaftler entwickeln Modellsysteme zur Erforschung von Erkrankungen der Netzhaut

14.04.2016

Wissenschaftler des DFG-Forschungszentrums für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) – Exzellenzcluster an der Technischen Universität Dresden und des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) haben im Labor künstliche Netzhäute aus Stammzellen hergestellt. Sie entwickelten dafür eine neue Methode, die effizienter und zuverlässiger ist, als bisherige Verfahren. Anhand dieser Modellsysteme – auch „Netzhaut-Organoide“ genannt – wollen sie Augenerkrankungen und mögliche Behandlungsstrategien untersuchen. Sie berichten darüber im Fachmagazin „Stem Cell Reports“.

Zu den häufigsten Ursachen für Sehbehinderungen und Erblindung gehören die Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) und andere Netzhauterkrankungen, in deren Folge die Nervenzellen der Augen allmählich absterben. Bislang sind solche Erkrankungen nicht heilbar und ihre Mechanismen nur ansatzweise verstanden. „Stammzellbasierte Technologien eröffnen neue Möglichkeiten, um solche Erkrankungen im Labor zu studieren. Die Forschung wird insbesondere von Modellsystemen der menschliche Netzhaut profitieren“, erläutert Dr. Mike Karl, der am Dresdner Standort des DZNE sowie dem CRTD eine Arbeitsgruppe leitet.


Mikroskopaufnahme: Netzhaut-Organoid unter dem Mikroskop: Einzelne Zelltypen sind farbig markiert in einem Querschnittpräparat (Türkis = Photorezeptoren (Marker CRX), Rot = Bipolarnervenzellen & Gliazellen (Marker VSX2), Grün = Amakrinnervenzellen (Marker hPAX6GFP)) © CRTD

Infografik: Herstellung retinaler Organoide aus pluripotenten Stammzellen © CRTD (basierend auf Stem Cell Reports)

Dr. Karl und seine Kollegen entwickelten daher ein neues Verfahren zur Herstellung organartiger Gewebestrukturen, sogenannter Organoide, die die Netzhaut von Mäusen und Menschen nachbilden. Diese Modellsysteme werden in Zellkultur aus „pluripotenten Stammzellen“ hergestellt. Solche Zellen sind in der Lage, sich in jede Zellart des Körpers zu entwickeln. An diesen Arbeiten war auch das Biotechnologische Zentrum der TU Dresden (BIOTEC), darunter auch die Forschungsgruppe von Dr. Konstantinos Anastassiadis, beteiligt. Von Untersuchungen an diesen Netzhaut-Organoiden erhoffen sich die Wissenschaftler neue Erkenntnisse darüber, was zum Verlust von Netzhautzellen führt. „Mit Hilfe dieser Methode möchten wir insbesondere die Entwicklung von therapeutischen Wirkstoffen und anderen Behandlungskonzepten voranbringen“, so Dr. Karl.

Die Dresdner Wissenschaftler konnten die Herstellung von Organoiden der Netzhaut im Vergleich zu bisherigen Methoden entscheidend verbessern. Ihr neuer Ansatz ermöglicht eine reproduzierbare und zugleich effizientere Produktion von Organoiden. „Unser Verfahren bildet wichtige Merkmale der natürlichen Netzhaut zuverlässig nach. Gleichzeitig ist es flexibel, so dass wir die Organoide auf bestimmte Fragestellungen zuschneiden können“, sagt DZNE-Forscherin Manuela Völkner, Erstautorin der aktuellen Veröffentlichung. Den Wissenschaftlern gelang es insbesondere die Produktion sogenannter Zapfen-Photorezeptorzellen zu erhöhen. Diese Sinneszellen sind essentiell für die Wahrnehmung von Farben und ermöglichen eine hohe Sehschärfe, etwa beim Lesen. „Wir können diese Zellen in größerer Menge herstellen, was manche Untersuchungen überhaupt erst möglich macht. Das reicht von der Grundlagenforschung bis hin zu Studien im Bereich der regenerativen Medizin“, erläutert Dr. Karl. „Diverse Forschungslabore arbeiten daran, einen Sehverlust aufgrund geschädigter Zellen der Netzhaut mittels Zellersatztherapie zu behandeln. Das ist noch Zukunftsmusik, doch unsere Modellsysteme können helfen, solche Ideen weiterzuentwickeln.“

Diese jüngsten Erfolge der Dresdner Wissenschaftler belegen einmal mehr das Potential, das am lebenswissenschaftlichen Campus in Dresden-Johannstadt durch die enge Zusammenarbeit der verschiedenen Disziplinen nutzbar gemacht wird.

Wissenschaftliche Publikation:

„Retinal Organoids from Pluripotent Stem Cells Efficiently Recapitulate Retinogenesis“, Manuela Völkner, Marlen Zschätzsch, Maria Rostovskaya, Rupert W. Overall, Volker Busskamp, Konstantinos Anastassiadis, Mike O. Karl, Stem Cell Reports,
http://dx.doi.org/10.1016/j.stemcr.2016.03.001

Pressekontakt:

Franziska Clauß, M.A.
CRTD Pressesprecherin
Tel.: +49 351 458 82065, E-Mail: franziska.clauss@crt-dresden.de

Dr. Marcus Neitzert
DZNE Wissenschaftsredakteur
Tel.: +49 228 43302271, E-Mail: marcus.neitzert@dzne.de

Das 2006 gegründete Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der Technischen Universität konnte sich in der dritten Runde der Exzellenzinitiative erneut als Exzellenzcluster und DFG-Forschungszentrum durchsetzen. Ziel des CRTD ist es, das Selbstheilungspotential des Körpers zu erforschen und völlig neuartige, regenerative Therapien für bisher unheilbare Krankheiten zu entwickeln.

Die Forschungsschwerpunkte des Zentrums konzentrieren sich auf Hämatologie und Immunologie, Diabetes, neurodegenerative Erkrankungen sowie Knochenregeneration. Zurzeit arbeiten acht Professoren und zehn Forschungsgruppenleiter am CRTD, die in einem interdisziplinären Netzwerk mit 87 Mitgliedern sieben verschiedener Institutionen Dresdens eingebunden sind.

Zusätzlich unterstützen 21 Partner aus der Wirtschaft das Netzwerk. Synergien im Netzwerk erlauben eine schnelle Übertragung von Ergebnissen aus der Grundlagenforschung in klinische Anwendungen.
www.crt-dresden.de

Das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e. V. (DZNE) erforscht die Ursachen von Erkrankungen des Nervensystems und entwickelt Strategien zur Prävention, Therapie und Pflege. Es ist eine Einrichtung in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren mit Standorten in Berlin, Bonn, Dresden, Göttingen, Magdeburg, München, Rostock/Greifswald, Tübingen und Witten.

Das DZNE kooperiert eng mit Universitäten, deren Kliniken und außeruniversitären Einrichtungen – in Dresden mit der Technischen Universität Dresden und dem Universitätsklinikum Carl Gustav Carus.

www.dzne.de

Weitere Informationen:

http://dx.doi.org/10.1016/j.stemcr.2016.03.001

Franziska Clauß | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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