Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Licht in Sicht: molekularer Lichtschalter gegen Blindheit

08.05.2015

Berner Forschenden ist es gelungen, erblindeten Mäusen das Augenlicht zurückzugeben. Dazu haben sie noch intakte Zellen der Netzhaut biotechnologisch so modifiziert, dass sie als Ersatzfotorezeptoren die Rolle der abgestorbenen Lichtsensoren im Auge übernehmen.

Weltweit leiden etwa zwei Millionen Menschen an der vererbbaren und unheilbaren Augenkrankheit Retinitis pigmentosa. Nach und nach verlieren die Betroffenen ihr Augenlicht, da die Lichtrezeptoren der Netzhaut, die sogenannten Fotorezeptoren, absterben.


Längsschnitt durch die Netzhaut einer blinden Maus, die mit Opto-mGluR6 therapiert wurde. Die Opto-mGluR6-tragenden Zellen wurden mit einem Fluoreszenz-Farbstoff markiert und leuchten daher rot.

Sonja Kleinlogel

«Auch wenn die Fotorezeptoren ihre Funktion verlieren, sind die darunter liegenden Nervenzellen, die normalerweise die visuelle Information erhalten und verarbeiten, noch voll funktionsfähig», erläutert Sonja Kleinlogel vom Institut für Physiologie der Universität Bern. «Diese verbleibenden Zellen kann man lichtempfindlich machen und sozusagen zu Ersatzfotorezeptoren umwandeln.»

Die Forschenden haben Mäuse, die von Geburt an unter Retinitis pigmentosa leiden, mit Hilfe dieses Ansatzes therapiert. Das Ergebnis: Die therapierten Mäuse konnten wieder Tageslicht sehen, auf visuelle Reize reagieren und durch Licht ausgelöste Verhaltensmuster erlernen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift «PLoS Biology» veröffentlicht.

Eine neue «Lichtantenne» für die Netzhaut

Kleinlogels Team hat die sogenannten ON-Bipolarzellen, also die Nervenzellen, die sonst Informationen von den Fotorezeptoren erhalten, molekular umgebaut: Sie reagieren nun nicht mehr auf chemische, sondern auf Lichtreize. «Wir haben eine neue ‹Lichtantenne› in die Zelle integriert, was dazu führte, dass praktisch der ganze Lichtreiz verarbeitet werden konnte», erklärt Sonja Kleinlogel.

Konkret haben sie und ihre Kollegen den Rezeptor der ON-Bipolarzellen molekular so umgebaut, dass dieser nicht mehr auf den Botenstoff Glutamat, sondern auf Licht reagiert. Dieser künstlich hergestellte Fotorezeptor, Opto-mGluR6, besteht zum einen aus dem netzhauteigenen Lichtschalter Melanopsin, der für unseren Tag-Nacht-Rhythmus verantwortlich ist, und zum anderen aus dem ON-Bipolarzellrezeptor mGluR6, der im gesunden Auge via Glutamat Signale von den Fotorezeptoren erhält. «Wir haben einfach die Glutamat-Andockstelle des mGluR6-Rezeptors durch die Lichtantenne von Melanopsin ersetzt», führt Sonja Kleinlogel aus.

Den im Auge natürlich vorkommenden mGluR6-Rezeptor als Basis des molekularen Umbaus zu verwenden, hat laut der Forscherin einerseits den Vorteil, dass der normale Signalweg in den Bipolarzellen erhalten bleibt. Andererseits sehe die Zelle den neu zusammengesetzten Rezeptor Opto-mGluR6 als «eigen» und somit nicht als Fremdkörper an: «Da Melanopsin und mGluR6 beides natürlich vorkommende Proteine der Netzhaut sind, macht das eine Immunabwehr des Patienten äusserst unwahrscheinlich.»

Wie könnte Opto-mGluR6 in der Klinik eingesetzt werden?

Eine noch zu entwickelnde neue Therapiemethode könnte allen helfen, die durch den Verlust ihrer Fotorezeptoren erblindet sind, aber auch Menschen, die an altersbedingter Makuladegeneration (AMD) leiden; eine Augenkrankheit die jeden Zehnten über 65 zum gewissen Grad betrifft. «Der Hauptvorteil von Opto-mGluR6 ist, dass Patienten wieder normales Tageslicht sehen könnten, ohne lichtintensivierende oder bildumwandelnde Brillen tragen zu müssen», fügt die Forscherin an – ein Nachteil bisheriger, verwandter Therapieansätze, die auf dem Protein Channelrhodopsin statt auf Opto-mGluR6 basieren.

Der mGluR6-Rezeptor gehört ausserdem zur pharmakologisch bedeutenden GPCR-Rezeptorgruppe. GPCR-Rezeptoren sind auch im Gehirn weitverbreitet. Das biotechnologische Prinzip, einen neuen Rezeptor auf GPCR-Basis herzustellen, eröffnet daher laut Kleinlogel auch neue Möglichkeiten, Krankheiten des Gehirns wie zum Beispiel Angststörungen, chronische Schmerzen, Depression oder Epilepsie zu behandeln. Sie betont indes: «Es wird noch mindestens zwei bis drei Jahre in Anspruch nehmen, bis Opto-mGluR6 in der Klinik getestet werden kann.»

Angaben zur Publikation:

Van Wyk M, Pielecka-Fortuna J, Löwel S & Kleinlogel S. Restoring the ON-switch in blind retinas: Opto-mGluR6, a next-generation, cell-tailored optogenetic tool. PLoS Biology, 2015 (in press), doi/10.1371/journal.pbio.pbio.1002143

Weitere Informationen:

http://tinyurl.com/lichtantenne

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere
20.02.2018 | Forschungszentrum Jülich GmbH

nachricht Markierung für Krebsstammzellen
20.02.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics