Tissue Engineering eines limbalen Transplantats zur personalisierten Rekonstruktion der limbalen Stammzellnische

• Antragsteller: Dr. Naresh Polisetti, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Augenheilkunde
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525127340

Epitheliale Stamm- und Progenitorzellen sind entscheidend für die Klarheit der Hornhaut des Auges. Diese Stammzellen befinden sich am Hornhautrand (Limbus), wo sie in einer speziell strukturierten extrazellulären Matrix mit Melanozyten und Bindegewebszellen interagieren. Eine Schädigung dieses Stammzellreservoirs oder die Zerstörung der Stammzellnische, z.B. durch Verätzungen oder Entzündungen, führt zur limbalen Stammzelldefizienz (LSCD) mit Hornhauttrübung, Gefäßneubildung und Sehverlust. Bei einseitiger Erkrankung ist die autologe Übertragung von limbalem Gewebe oder von in vitro expandierten limbalen epithelialen Stamm- und Progenitorzellen (LEPC) des Partnerauges eine etablierte therapeutische Strategie zur Regeneration der geschädigten Hornhautoberfläche. Das langfristige Ergebnis einer Zelltransplantation ist jedoch eingeschränkt, wenn die Gewebestruktur der limbalen Stammzellnische beschädigt ist. Bei beidseitiger LSCD ist die Situation noch schwieriger, da der Mangel an patienteneigenen Zellen eine Allotransplantation mit anschließender Immunsuppression erfordert und ein hohes Risiko für eine Transplantatabstoßung birgt. Daher sind sowohl die Wiederherstellung einer gesunden Nischenstruktur als auch eine Quelle patienteneigener Zellen zur Besiedelung der limbalen Nische notwendig, um die Behandlung zu verbessern, insbesondere bei Patienten, die an beiden Augen betroffen sind. Um die Zusammensetzung der limbalen Transplantate zu optimieren, ist es unser Ziel, die Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen, die für eine korrekte Funktion der limbalen Stammzellnische erforderlich sind, mit Hilfe von RNA-Sequenzierung, qPCR, Western Blot und konfokaler Immunfluoreszenzmikroskopie weiter zu charakterisieren. Um die Eignung von limbalen Epithelzellen aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC-LEPC) zu untersuchen, werden wir diese Zellen auf dezellularisierten limbalen Gewebsgerüsten züchten und immunhistochemisch untersuchen. Die Eignung und Verträglichkeit repopularisierter humaner limbaler Gewebsgerüste als Implantate wird in einem LSCD-Tiermodell am Schwein untersucht. Es ist Ziel dieses Projektes, den Beitrag unterschiedlicher Zellen der limbalen Nische und der extrazellulären Matrixstruktur des Limbus zur Aufrechterhaltung eines Stammzellphänotyps zu charakterisieren. Zudem sollen die mögliche Eignung von iPSC-CEC als autologe limbale Zellen und die Eignung und Verträglichkeit repopularisierten menschlichen Limbusgewebes geprüft werden, um die therapeutischen Möglichkeiten zur Behandlung schwerer LSCD weiter zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen