Prof. Dr. Volker Busskamp
Die Pro Retina – Stiftung zur Verhütung von Blindheit fördert das Projekt „Neue optogenetische Methoden zur Wiederherstellung der Phototransduktion in Zapfenphotorezeptoren“ von Prof. Dr. Volker Busskamp an der Universitäts-Augenklinik Bonn mit einer Anschubfinanzierung von 48.810 Euro für eine Dauer von 12 Monaten.
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Erprobung neuer optogenetischer Werkzeuge zur Wiederherstellung des Sehvermögens bei Patienten mit degenerierter Netzhaut, insbesondere bei Retinitis pigmentosa (RP). Bei RP handelt es sich um eine erbliche Netzhauterkrankung, die zu einer fortschreitenden Degeneration der lichtempfindlichen Zellen, den Photorezeptoren (Stäbchen und Zapfen), führt. Dies verursacht zunächst Nachtblindheit und im weiteren Verlauf einen Verlust des Tagessehvermögens bis hin zur vollständigen Erblindung. Bisher gibt es keine klinisch bewährte Methode zur Wiederherstellung oder Erhaltung der Funktion dieser Photorezeptoren.
Das Hauptziel dieses Projekts ist es, genügend und bedeutende Vorabdaten für das rationale Design neuer Optogene – Anionenkanalrhodopsine (ACRs) – zur Wiederherstellung des Sehvermögens zu generieren. Diese ACRs sollen die Phototransduktion in Zapfenphotorezeptoren reaktivieren und somit das Sehvermögen wiederherstellen. Im Rahmen des Projekts sollen die vielversprechendsten Varianten der ACRs in menschlichen iPSC-abgeleiteten Neuronen, aus Stammzellen gewonnenen Zapfen-Vorläuferzellen und in Zapfenphotorezeptoren in menschlichen Netzhautorganoiden getestet und angewendet werden.
Die Forschung umfasst drei Arbeitsbereiche (Work Packages, WPs), die innerhalb der 12-monatigen Projektlaufzeit umgesetzt werden sollen:
- WP1: Optimierung der Chloridkanäle: Die Forscher haben kürzlich eine neue Familie von lichtempfindlichen Chloridkanälen. Einige dieser Kanäle, genannt ACR (Anionenkanalrhodopsine), zeigen hohe Photoströme als Reaktion auf rotes Licht. In diesem Arbeitspaket sollen die Eigenschaften dieser ACRs weiter optimiert werden, indem Mutanten getestet und Protein-Tags für eine optimale Expression in Zapfen hinzugefügt werden.
- WP2: Tests in Zellmodellen: Die optimierten ACRs werden zunächst in menschlichen Neuronen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) abgeleitet wurden, und in menschlichen Netzhautorganoiden getestet. Diese Modelle bieten eine wertvolle Möglichkeit, die Funktion und Lichtempfindlichkeit der Kanäle zu untersuchen, bevor sie in tierischen Modellen erprobt werden.
- WP3: Tiermodelle: Nach erfolgreicher In-vitro-Validierung sollen die besten optogenetischen Werkzeuge in Mausmodellen für RP getestet werden. Diese Experimente sind entscheidend, um die Wirksamkeit und Sicherheit der neuen Methode in einem lebenden Organismus zu beurteilen.
Der aktuelle Stand der Forschung zeigt vielversprechende Fortschritte. Optogenetische Methoden wurden bereits erfolgreich angewendet, um die Sehfähigkeit bei RP-Mausmodellen teilweise wiederherzustellen. In humanen klinischen Studien wurde die Sicherheit und eine gewisse Seherholung durch die Reaktivierung retinaler Ganglienzellen nachgewiesen. Am Institut für Molekulare und Klinische Ophthalmologie Basel (IOB) wird derzeit eine klinische Umsetzung der optogenetischen Wiederherstellung von Zapfen vorbereitet, um das funktionelle Ergebnis durch Reaktivierung der inneren Netzhautverarbeitung zu verbessern.
Ein großer Nachteil der bisherigen Methoden ist die geringe Lichtempfindlichkeit der verwendeten optogenetischen Werkzeuge. Patienten benötigen spezielle Brillen, um in normalem Umgebungslicht sehen zu können. Durch den Einsatz der neuen lichtempfindlichen Chloridkanäle, die in diesem Projekt entwickelt werden, könnte dieses Problem überwunden werden.
Insgesamt hat dieses Projekt das Potenzial, bedeutende Fortschritte in der Behandlung von degenerativen Netzhauterkrankungen zu erzielen und langfristig das Sehvermögen von Patienten mit RP und ähnlichen Erkrankungen zu verbessern.
“Mit Hilfe künstlicher Intelligenz können wir nun gezielt optogenetische Werkzeuge für therapeutische Zwecke an der Netzhaut optimieren. Wir sind der Pro Retina Stiftung sehr dankbar, dass wir dies nun experimentell umsetzen können. “, Zitat von Prof. Dr. Volker Busskamp
Helfen Sie der Stiftung zur Verhütung von Blindheit, innovative optogenetische Therapien zu entwickeln und Sehkraft für Patienten mit degenerativen Netzhauterkrankungen wiederherzustellen. Ihre Spende ermöglicht die Förderung dieses und weiterer bahnbrechender Projekte. Spenden sind einfach über www.pro-retina-stiftung.de möglich.