Fortgeschrittene Makula-Modelle aus menschlichen Stammzellen zur Bekämpfung von Blindheit

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Busskamp
• Fachliche Zuordnung: Augenheilkunde
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561037818

Die altersbedingte Makuladegeneration (AMD, bei älteren Menschen) und die Stargardt Krankheit (STGD, bei jungen Menschen) sind die häufigsten degenerativen Makulaerkrankungen, von denen weltweit mehr als 200 Millionen Patienten betroffen sind. Die Verschlechterung des zentralen Sehvermögens ist unheilbar und führt zu körperlichen, emotionalen Schwierigkeiten und einer erheblichen sozioökonomischen Belastung. Traditionell stützte sich die Entwicklung von Behandlungsmethoden für diese Krankheiten stark auf Tierversuche. Diese Tiermodelle spiegeln jedoch die Bedingungen beim Menschen nicht genau wider. Zum Beispiel fehlt Nagetieren eine mit Zapfen-Photorezeptoren angereicherte Makula, während nichtmenschlichen Primaten normalerweise keine AMD entwickeln. Gegenwärtige in vitro Makula-Organoid-Modelle sind durch lange Kulturzeiten, Schwierigkeiten bei der Skalierung, geringe Reproduzierbarkeit und das Fehlen der korrekten Architektur des retinalen Pigmentepithels (RPE), der Zapfen-Photorezeptoren und der unterstützenden Müller-Gliazellen, die für die Modellierung von Makulaerkrankungen notwendig sind, limitiert. Unser Hauptziel ist es, ein neuartiges, robustes und anwendbares in vitro Modell der menschlichen Makula zu schaffen, welches RPE-Zellen, die Zapfen-Photorezeptoren und die unterstützenden Müller-Gliazellen umfasst und ihre natürliche 3D-Architektur nachahmt. Dieses neue System wird bestehende Tiermodelle ergänzen, benutzerfreundlich sein und breit eingesetzt werden, um die menschliche Makula besser darzustellen und gleichzeitig die Verwendung von Tieren zu reduzieren. Wir werden humane induzierte pluripotente Stammzellen von AMD- und STGD-Patienten sowie von gesunden Probanden verwenden, um die benötigten Makulazelltypen zu erhalten. Diese Zellen werden als gebrauchsfertige Komponenten gelagert, um die Variabilität und Kultivierungszeit für das Tissue Engineering zu reduzieren. Die Makula-Modelle werden durch Zelldruck in neuartigen, optimierten, biotechnologisch hergestellten Komposit-Hydrogelen erzeugt, die als zelltypspezifische Nachbildungen der extrazellulären Matrizen dienen und den Zellen geeignete mechanische und biosensorische Signale für eine adäquate Polarisierung und Reifung liefern. Die Peptid-Polysaccharid-basierten Hydrogele werden so hergestellt, dass sie die mechanischen und bioaktiven Eigenschaften aufweisen, die für jeden Zelltyp spezifisch sind. Diese patientenabgeleiteten Makula-Testmodelle werden zur Untersuchung von Makulaerkrankungen und zur umfassenden Entwicklung präziser therapeutischer Interventionen eingesetzt. Letztendlich ist es unser Ziel, ein Hochdurchsatz-Screening von Wirkstoffen zu ermöglichen, um große Wirkstoffbibliotheken zu durchsuchen und die Wirkstoffforschung zur Verhinderung von Blindheit zu beschleunigen. Darüber hinaus könnte unser Projekt zur Entwicklung von Makulaschicht-Implantaten für die Zelltransplantationstherapie führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Partnerorganisation: The Israel Science Foundation
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Lihi Adler-Abramovich, Ph.D.; Professor Ygal Rotenstreich