Molekulare Hinweise auf die limbale Nische nutzen: Ein Weg zur Transdifferenzierung des Bindehautepithels bei Limbusstammzellmangel

• Antragsteller: Naresh Polisetti, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Augenheilkunde
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572004257

Limbaler Stammzellmangel (LSCD) ist eine seltene, aber schwerwiegende Augenerkrankung, die zu Hornhauttrübung, Neovaskularisierung und fortschreitendem Sehverlust führt. Ursache ist die Funktionsstörung oder Erschöpfung der limbalen epithelialen Stamm-/Vorläuferzellen (LEPC) und ihrer spezialisierten Nische. Diese Nische besteht aus LEPCs, limbalen Melanozyten (LM) und limbalen mesenchymalen Stromazellen (LMSC) in einer spezifischen extrazellulären Matrix (ECM), die die Homöostase der Stammzellen und die Integrität des Hornhautepithels reguliert. Aktuelle Therapieansätze für LSCD sind unzureichend. Die autologe Limbusgewebetransplantation, ein Standardverfahren bei einseitigem LSCD, birgt Risiken für das Spenderauge und ist bei beschädigter Nische nur begrenzt wirksam. Bei beidseitigem LSCD erfordert die allogene Transplantation eine dauerhafte Immunsuppression und ist mit einem hohen Abstoßungsrisiko verbunden. Alternative Strategien wie die ex vivo-Expansion autologer konjunktivaler epithelialer Vorläuferzellen (CjEPCs) sind vielversprechend, da diese unter bestimmten Mikroumgebungsbedingungen in kornealähnliche Epithelzellen transdifferenzieren können. Ohne funktionelle Nische verlieren sie jedoch langfristig ihre hornhautspezifischen Eigenschaften. Unsere bisherigen Studien zeigen, dass die ECM sowie das Sekretom von LM und LMSC bioaktive Faktoren enthalten, die die epitheliale Regeneration, Immunmodulation und Angiogenese beeinflussen. Unsere Hypothese ist, dass diese Nischenkomponenten die Reprogrammierung von CjEPCs in hornhautähnliche Zellen fördern und somit eine autologe Quelle für die Hornhautregeneration darstellen. Zur Untersuchung dieser Hypothese nutzen wir einen integrativen Multi-omics-Ansatz, der RNA-Sequenzierung und Proteomik kombiniert, um limbus- und bindehautstammzellassoziierte epitheliale Vorläuferzellen, Melanozyten und Stromazellen vergleichend zu analysieren. Ziel ist die Identifikation von nischenspezifischen Faktoren, die in limbalen Zellen angereichert sind, sowie die Entdeckung gemeinsamer molekularer Signaturen, die als therapeutische Ziele für LSCD dienen könnten. Anschließend untersuchen wir den Einfluss dieser Faktoren auf die Transdifferenzierung von CjEPCs in fortgeschrittenen 2D- und 3D-Kultursystemen sowie in gewebebasierten Konstrukten wie dezellularisierten menschlichen Limbusgerüsten. Abschließend erfolgt die funktionelle Validierung in einem präklinischen Schweinemodell, wobei Hornhautheilung, Epithelstabilität und funktionelle Erholung beurteilt werden. Dieser umfassende Ansatz – von der Molekularanalyse bis zum präklinischen Modell – soll patientenspezifische, immunologisch verträgliche zellbasierte Therapien für LSCD ermöglichen. Durch die gezielte Nutzung der Nischensignale zur Reprogrammierung konjunktivaler Epithelzellen bietet dieses Projekt eine vielversprechende Grundlage für neue Behandlungsstrategien bei schwerer Hornhautschädigung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen