Einleitung

Glaukom ist weltweit eine Hauptursache für irreversible Blindheit, da die retinalen Ganglienzellen (RGCs), die das Auge mit dem Gehirn verbinden, absterben und sich nicht regenerieren können (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ohne RGCs können visuelle Signale von der Netzhaut keine Gehirnzentren (wie den Corpus geniculatum laterale und den Colliculus superior) erreichen, wodurch die Sehkraft verloren geht. Aktuelle Glaukombehandlungen (z.B. Senkung des Augeninnendrucks) können überlebende RGCs schützen, aber bereits verlorene nicht wiederherstellen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Die Stammzelltherapie zielt darauf ab, verlorene RGCs zu ersetzen, indem menschliche pluripotente Stammzellen (entweder embryonale Stammzellen, ESCs, oder induzierte pluripotente Stammzellen, iPSCs) zu RGCs differenziert und in das Auge transplantiert werden (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Prinzipiell könnte dies eine unbegrenzte Quelle retinaler Neuronen liefern (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Doch die Verwirklichung dieser Vision erfordert die Überwindung enormer Herausforderungen: Die neuen RGCs müssen überleben, Axone durch den Augenausgang (die Lamina cribrosa) in den Sehnerv wachsen, lange Strecken zu präzisen Gehirnzielen navigieren, funktionelle Synapsen bilden und myelinisiert werden – all das in der hemmenden Umgebung des erwachsenen Zentralnervensystems.

Dieser Artikel beleuchtet den aktuellen Stand der Technik bei der Gewinnung von RGCs aus menschlichen Stammzellen und deren Transplantation in Tiermodellen. Anschließend diskutieren wir kritische Erfolgshindernisse – Axonwachstum durch die Lamina cribrosa, Führung zu thalamischen und kolliculären Zielen, Synapsenbildung und Myelinisierung – sowie Sicherheitsfragen (Immunabwehr, Tumorrisiko) und Verabreichungsmethoden (intravitreale vs. subretinale Injektion). Abschließend geben wir einen realistischen Ausblick, wann „First-in-Human“-Studien bei Glaukom durchführbar sein könnten und welche Outcome-Parameter sie erfordern würden. Dabei legen wir Wert auf Klarheit: Schlüsselbegriffe werden fettgedruckt und technische Konzepte für ein Laienpublikum erklärt.

Differenzierung von RGCs aus humanen pluripotenten Stammzellen

Wissenschaftler haben viele Protokolle entwickelt, um menschliche ESCs oder iPSCs in RGC-ähnliche Neuronen umzuwandeln. Typischerweise werden Stammzellen zunächst mithilfe von Wachstumsfaktoren und kleinen Molekülen, die die Augenentwicklung nachahmen (z. B. Modulatoren des FGF-, IGF-, BMP-, Wnt- und Notch-Signalwegs), in einen retinalen Vorläuferzustand überführt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Unter den richtigen Bedingungen differenzieren sich diese Zellen weiter zu RGCs, was durch RGC-Marker bestätigt werden kann. Zu den Schlüsselmarkern gehören die Transkriptionsfaktoren BRN3B (POU4F2) und ISL1, das RNA-bindende Protein RBPMS, das neuronale Zytoskelettprotein β-III Tubulin (TUJ1) und Synuclein-γ (SNCG). Tatsächlich zeigte eine Studie, dass PSC-abgeleitete Kulturen mehrere RGC-Marker exprimierten: „Transkriptionsfaktoren wie BRN3, ISL1 und SNCG“ traten neben langen Neuriten auf, was eine RGC-Identität bestätigte (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Diese Stammzell-RGCs ähneln ihren natürlichen Gegenstücken in Genexpression und Morphologie, bilden lange Fortsätze aus und feuern Aktionspotenziale ab.

RGCs sind kein einheitlicher Zelltyp. Es gibt Dutzende von RGC-Subtypen (z.B. bewegungsempfindliche richtungsselektive Zellen, On/Off-Zentrum-Zellen, intrinsisch photosensitive Melanopsin-Zellen, Alpha-RGCs usw.), jede mit unterschiedlichen Funktionen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tierstudien haben über 30 RGC-Subtypen anhand von Anatomie und molekularen Markern katalogisiert (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), und es gibt Hinweise darauf, dass Menschen etwa 20 oder mehr Subtypen mit einzigartigen Konnektivitäten besitzen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Theoretisch könnten Stammzellprotokolle durch Anpassung der entwicklungsbedingten Signale so abgestimmt werden, dass sie spezifische Subtypen produzieren. In der Praxis zielen die meisten aktuellen Methoden auf eine gemischte RGC-Population ab. Forscher überprüfen dann die Subtypenvielfalt durch Kokontrastierung für Markerkombinationen: Beispielsweise identifizierte eine humane RGC-Differenzierungsstudie in ihren BRN3+-Zellen Kandidaten für On-Off-richtungsselektive RGCs (die CART exprimieren) und Alpha-RGCs (die SPP1/Osteopontin exprimieren) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Die Optimierung der Subtypspezifikation ist ein aktives Forschungsgebiet, da jeder RGC-Subtyp (mit seinen eigenen prä- und postsynaptischen Partnern) eine geeignete Integration in vivo benötigt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Die Effizienz und Geschwindigkeit der RGC-Generierung haben sich verbessert. Frühe Protokolle dauerten mehrere Wochen oder Monate, aber neuere Methoden beschleunigen den Prozess. Zum Beispiel entwickelten Luo et al. eine Überexpression des Transkriptionsfaktors NGN2 plus ein neurotrophes Medium, um RGC-ähnliche Neuronen in nur zwei Wochen zu produzieren, verglichen mit 1–2 Monaten in früheren 2D- oder 3D-Kulturen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Diese Zellen exprimierten RGC-Marker und wanderten nach Transplantation in erwachsene Rattenaugen „innerhalb einer Woche erfolgreich in die Ganglienzellschicht“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ebenso erzeugen pluripotente Stammzellen, die als 3D-Retinaorganoide (die die Augenentwicklung rekapitulieren) kultiviert werden, auf natürliche Weise RGCs zusammen mit anderen retinalen Neuronen. Organoid-abgeleitete RGCs haben tendenziell Genexpressionsprofile, die denen fetaler RGCs näher sind als 2D-Kulturen, und viele Gruppen gewinnen RGC-angereicherte Zellen aus Organoiden für Transplantationsexperimente (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Trotz dieser Fortschritte bleiben die Ausbeuten bescheiden und die Kulturen heterogen. Protokolle produzieren oft eine gemischte retinale Zellpopulation mit einer Minderheit von RGCs, und das Überleben in der Kultur kann begrenzt sein (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Forscher verwenden typischerweise Zellsortierung (z.B. Thy1- oder BRN3-Reporter), um RGCs vor der Transplantation zu reinigen. Ein Hauptziel ist es, eine sehr hohe Reinheit zu erreichen, da jede undifferenzierte oder fehlerhaft differenzierte Zelle das Risiko der Tumorbildung birgt. Eine aktuelle Studie warnte, dass „für translationale Studien die Bestimmung der Reinheit der Spender-RGCs entscheidend sein wird, um das Risiko der Teratom-Bildung zu reduzieren“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Transplantation in Tiermodellen: Überleben und Integration

Eine Reihe präklinischer Studien hat nun menschliche, von Stammzellen abgeleitete RGCs in Tiermodellen getestet. Ziele sind der Nachweis, dass transplantierte RGCs überleben, sich in die Wirtsretina integrieren, Axone aussenden und (letztendlich) Signale übertragen können. Experimente wurden hauptsächlich an Nagetieren (Mäuse, Ratten), aber auch an größeren Tieren (Katzen) und nicht-menschlichen Primaten durchgeführt.

Nach der Differenzierung oder Isolierung von RGCs in vitro injizieren die Forscher sie in das Auge des Wirtes. Zwei Hauptstrategien sind die intravitreale Injektion (Injektion von Zellen in den Glaskörper, die innere Augenhöhle) oder die subretinale Verabreichung (Platzierung von Zellen unter die Netzhaut). Die Ergebnisse variieren:

- Die intravitreale Injektion ist technisch unkompliziert, um RGCs (die auf der inneren Netzhautoberfläche liegen) zu erreichen. Mehrere Gruppen haben Suspensionen menschlicher RGCs oder von retinalen Organoiden abgeleiteter RGCs in den Glaskörper von Nagetieren injiziert. Zum Beispiel injizierten Vrathasha et al. etwa 50.000 humane iPSC-RGCs intravitreal in WS-Mäuse und fanden, dass die transplantierten Zellen innerhalb der Ganglienzellschicht lokalisiert waren und mindestens fünf Monate nach der Transplantation überlebten (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Diese Zellen entwickelten normale dendritische Bäume und lösten lichtgetriebene Aktionspotenziale aus, die nahezu identisch mit denen nativer Maus-RGCs waren (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), was beweist, dass sie sich zumindest in der Netzhaut funktionell integrieren konnten. Luo et al. (2020) zeigten in ähnlicher Weise, dass hESC-abgeleitete RGC-ähnliche Zellen (mit Überexpression von NGN2) innerhalb einer Woche in die Ganglienzellschicht erwachsener Ratten wanderten (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Diese Ergebnisse sind ermutigend, aber die Anzahl der Zellen, die sich wirklich integrieren, ist im Allgemeinen gering. Vrathasha berichtete von durchschnittlich ~672 überlebenden Spenderzellen pro Mausretina (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) – ein winziger Bruchteil der normalen RGC-Anzahl – was die herausfordernde Umgebung unterstreicht.

Ein Problem bei einfachen intravitrealen Suspensionen ist, dass die Zellen oft verklumpen oder nicht haften bleiben. In einem Katzenmodell der RGC-Verletzung stellten Becker et al. fest, dass die intravitreale Injektion einer Zellsuspension zu Zellaggregation und geringer echter Integration führte (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Sie bemerkten, dass die Verwendung eines Gerüsts das Überleben und die retinale Migration verbessern könnte. Tatsächlich betten einige Studien RGCs nun auf Biomaterialgerüsten oder Organoidgewebe ein, um sie zu unterstützen. Zum Beispiel wurden menschliche retinale Organoide (RGCs geerntet am Entwicklungstag 60–70) subretinal in Katzenaugen transplantiert. Mit systemischer Immunsuppression überlebten diese Organoid-Transplantate mindestens 1 Monat und schienen synaptische Kontakte mit Wirtsneuronen zu bilden (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Der subretinale Ansatz sorgte für einen festen Kontakt zwischen Spendergewebe und Netzhaut, während intravitreale Zellsuspensionen dazu neigten, zu schweben oder zu verklumpen. Andererseits ist die subretinale Verabreichung ein komplexerer chirurgischer Eingriff und kann durch den verfügbaren Raum begrenzt sein (der subretinale Raum ist bei Vierbeinern und Primaten dünn).

Bei kleinen Nagetieren bleibt die intravitreale Verabreichung der gebräuchlichste Ansatz. Nach der Injektion wurden erfolgreich Spenderzellen identifiziert, die über Wochen bis Monate in die Ganglienzellschicht der Wirtsretina wanderten und RGC-Marker (BRN3, RBPMS) exprimierten (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Einige Studien berichten, dass Spenderzellen neue Dendriten und sogar initiale Axonsprosse in Richtung des Sehnervenkopfes ausbildeten. Zum Beispiel zeigten transplantierte hiPSC-RGCs in Mäusen aufwendige dendritische Bäume und (bei Lichtstimulation) generierten postsynaptische Potenziale, was darauf hindeutet, dass sie Synapsen mit bipolaren/amakrinen Interneuronen gebildet hatten (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Es ist jedoch wichtig, vorsichtig zu sein: Erfahrungen mit Photorezeptor-Transplantationen zeigen, dass übertragene Fluoreszenzmarker manchmal den Anschein erwecken können, dass Transplantatzellen integriert sind, obwohl sie tatsächlich nur Farbstoff an Wirtszellen abgegeben haben (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Eine strenge Markierung und funktionelle Tests sind erforderlich, um eine echte Integration zu bestätigen. In allen bisherigen Fällen überlebt und integriert sich nur ein Teil der injizierten RGCs. Zum Beispiel injizierten Vrathasha et al. 500.000 Zellen, zählten aber später nur ~0,13% (etwa 650 Zellen) als überlebend nach 5 Monaten (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Die retinale Umgebung des Wirts übt eindeutig starke selektive Drücke aus, und das Überleben bleibt ein limitierender Faktor.

Verabreichungswege: Intravitreal versus Subretinal

Die Wahl der Verabreichungsmethode von RGCs in das Auge hat praktische und biologische Implikationen. Intravitreale Injektionen platzieren Zellen in den Gelkörper des Auges (Glaskörper) neben der Netzhaut. Dieser Weg badet die innere Netzhaut direkt, kann die Zellen aber auch diffusiven Herausforderungen aussetzen (sie müssen an der Netzhautoberfläche haften, um sich zu integrieren). Wie oben erwähnt, können Zellsuspensionen ohne Unterstützung verklumpen; das Überleben kann schlecht sein, es sei denn, die Zellen wandern schnell zum Wirtsgewebe. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Gerüst- oder Organoid-basierte Transplantate (im Gegensatz zu Einzelzellsuspensionen) die Ergebnisse verbessern (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Die intravitreale Verabreichung hat den Vorteil einer relativ einfachen Technik (sie wird bereits für Medikamenteninjektionen und Gentherapievektoren verwendet) und der direkten Zielerfassung von RGCs.

Im Gegensatz dazu wird die subretinale Verabreichung (Platzierung von Zellen zwischen Netzhaut und retinalem Pigmentepithel) traditionell für Photorezeptor- oder RPE-Transplantate verwendet. Für RGC-Transplantate ist sie weniger intuitiv, kann aber einen vorteilhaften Kontakt bieten. In der Katzenstudie von Singh et al. wurden menschliche retinale Organoide subretinal mit engem Kontakt zur Wirtsretina implantiert. Trotz der Notwendigkeit einer Immunsuppression überlebten diese Transplantate Wochen lang und zeigten Anzeichen einer Synapsenbildung mit retinalen Ganglienzellen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Der enge subretinale Raum hielt die Spenderzellen an Ort und Stelle. Bei Katzen und Primaten ist dieser Raum jedoch extrem dünn, was die Zielerfassung erschwert. Die subretinale Chirurgie birgt auch ein höheres Risiko für die Wirtsretina. Daher bleibt die intravitreale Injektion der Standardansatz bei Nagetieren, während subretinale oder epiretinale (auf die Netzhautoberfläche) Strategien bei größeren Augen untersucht werden könnten.

Zusammenfassend ist die intravitreale Injektion am einfachsten, erfordert aber oft Gerüste oder eine hohe Zellzahl für jegliches Überleben (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Subretinale Transplantate/Cluster können einen festen Kontakt erreichen (wie in der Katzenstudie von Singh (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)), stellen aber chirurgische Herausforderungen dar. Beide Wege werden untersucht, und es ist möglich, dass zukünftige Protokolle die Zelleinbettung in biokompatible Gerüste oder Gele kombinieren werden, um die Donor-Wirt-Schnittstelle zu maximieren.

Barrieren für Axonregeneration und Konnektivität

Selbst wenn transplantierte RGCs überleben und sich im Auge positionieren, behindern große Hindernisse ihre Fähigkeit, visuelle Informationen an das Gehirn zu übermitteln. In einem normalen (erwachsenen) Zentralnervensystem wachsen verletzte Sehnervenfasern nicht gut nach. Transplantierte RGCs stehen vor der gleichen feindlichen Umgebung. Zu den wichtigsten Barrieren gehören:

Axonwachstum durch die Lamina Cribrosa

Die Lamina cribrosa ist eine siebartige Struktur am Sehnervenkopf, wo RGC-Axone das Auge verlassen. Sie ist ein wichtiger Engpass für das Nachwachsen. In Tierexperimenten stellen Forscher fest, dass nur wenige transplantierte RGC-Axone diese Barriere überwinden. Eine sorgfältige Studie berichtete, dass „wenn RGCs in den Glaskörper injiziert wurden, sich nur wenige in die Netzhaut integrierten. Von den RGCs, die sich erfolgreich in die GCL integrierten, sprießten viele Axone, die in Richtung des Sehnervenkopfes wuchsen, aber wenige wuchsen an der Lamina cribrosa vorbei (~10%)“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mit anderen Worten, 90% der neuen Axone stagnierten an der Lamina. Die Lamina enthält dichtes Glia- und extrazelluläres Matrixmaterial, das wahrscheinlich hemmende Signale und physikalische Barrieren erzeugt. Die Überwindung dieses Hindernisses könnte entweder eine Ingenieurtechnik der Spenderaxone (zum Beispiel durch Hochregulierung von pro-Wachstumspfaden wie mTOR oder Wnt) oder eine Modifikation der Lamina-Umgebung (zum Beispiel durch Anwendung von Enzymen oder Neutralisierung hemmender Moleküle) erfordern. Dieses Problem ist analog zu jeder Rückenmarksverletzung: die Eigenschaft des ZNS, dass die Axonregeneration scheitert. Es deutet darauf hin, dass selbst wenn wir RGCs in das Auge setzen, das Einbringen ihrer Axone in den Sehnerv sehr starke pro-regenerative Stimuli erfordern wird.

Führung zu Gehirnzielen

Unter der Annahme, dass RGC-Axone das Auge verlassen können, besteht die nächste Herausforderung in der Axonführung über lange Distanzen zu den korrekten Zielen (hauptsächlich dem Corpus geniculatum laterale (LGN) im Thalamus und dem Colliculus superior im Mittelhirn). Während der Entwicklung werden RGC-Axone durch molekulare Gradienten (z.B. Ephrin-A/EphA-Proteine) und spontane retinale Aktivität geleitet. Erwachsene Gehirne fehlen diese Hinweise im Allgemeinen. Einige Nagetierstudien haben gezeigt, dass es möglich ist, regenerierende RGC-Axone so zu lenken, dass sie sich wieder mit dem Colliculus superior verbinden: Zum Beispiel führte ein Läsionsmodell des Sehnerventrakts zu einer Hochregulierung von Pro-Wachstum-Genen (mTOR, JAK/STAT) und beobachtete neue Synapsen im Colliculus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Diese regenerierten Axone stellten jedoch die Sehkraft nicht wieder her, es sei denn, sie wurden künstlich unterstützt (siehe Myelinisierung unten). Kurz gesagt, die Suche nach den richtigen Führungssignalen (oder deren Bereitstellung) ist eine offene Forschungsfrage. Die transplantierten RGC-Axone würden idealerweise embryonale Führungssignale rekapitulieren, um die korrekte retinotopische Karte im Gehirn zu bilden, aber es bleibt unklar, wie dies bei Erwachsenen erreicht werden kann.

Synapsenbildung

Neue Axone müssen letztendlich Synapsen mit den korrekten Zielneuronen bilden. Ermutigenderweise deuten Hinweise darauf hin, dass transplantierte RGCs zumindest innerhalb der Netzhaut synaptische Verbindungen bilden können. In der Studie von Johnson et al. entwickelten von hiPSC abgeleitete RGCs, die in die Wirts-GCL wanderten, normale dendritische Bäume. Mithilfe von Synapsenmarker-Färbung und Lichtstimulation zeigten die Autoren „die Bildung neuer und funktioneller Synapsen zwischen Spender-RGCs und der Wirtsnetzhaut“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mit anderen Worten, transplantierte RGCs konnten sich mit bipolaren/amakrinen Interneuronen verbinden und Signale an nachgeschaltete Wirtszellen übertragen, obwohl die Reaktionen etwas schwächer waren als bei nativen Zellen. Dieser Befund zeigt, dass, zumindest auf der Ebene der inneren Netzhaut, eine entsprechende Verschaltung erfolgen kann.

Die Synapsenbildung im Gehirn ist noch schwieriger zu erreichen und zu messen. Einige Regenerationsstudien (nicht Transplantationsstudien an sich) haben RGC-Axone dazu gebracht, zum Colliculus nachzuwachsen und Synapsen zu bilden (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Im oben genannten Läsionsmodell des Sehnerventrakts bildeten neue Axone in der suprachiasmatischen/kolliculären Region tatsächlich Synapsen, aber die Mäuse zeigten immer noch kein messbares Sehverhalten. Dies wurde später auf einen Mangel an Myelin (siehe nächster Abschnitt) und nicht auf fehlerhafte Synapsen zurückgeführt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Fazit: Synaptogenese ist prinzipiell möglich, aber die Sicherstellung robuster, präzise zielgerichteter Synapsen, die die Sehkraft wiederherstellen, ist eine große Hürde. Dies wird wahrscheinlich „entwicklungsähnliche“ Hinweise erfordern, wie z. B. gemusterte Lichtstimulation (retinale Wellen) oder die Co-Transplantation von unterstützenden Gliazellen, um neue Verbindungen zu leiten und zu stärken.

Myelinisierung von regenerierten Axonen

Schließlich werden RGC-Axone normalerweise erst myelinisiert, nachdem sie die Lamina cribrosa passiert haben – ein interessantes Merkmal des Auges. Oligodendrozyten (die myelinbildenden Zellen des ZNS) werden durch die Lamina aus der Netzhaut ferngehalten (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Wenn ein Axon einer transplantierten RGC das Auge verlässt, gelangt es in das ZNS, das myelinbildende Gliazellen besitzt. In vielen experimentellen Fällen bleiben neue Axone jedoch unmyelinisiert. Dies ist wichtig, da unmyelinisierte lange ZNS-Axone Impulse sehr schlecht leiten. In der oben beschriebenen Studie zur Regeneration des Sehnerventrakts stellten die Autoren fest, dass die neu gebildeten Axone unmyelinisiert waren, und die Mäuse zeigten keine visuelle Verbesserung, es sei denn, ihnen wurde 4-Aminopyridin (4-AP) verabreicht – ein Medikament, das Kaliumkanäle blockiert und die Leitung in demyelinisierten Fasern verstärkt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tatsächlich stellte 4-AP die Sehkraft teilweise wieder her, indem es den Myelinmangel kompensierte. Dieses Ergebnis unterstreicht den Punkt: Selbst wenn ein RGC-Axon sein Ziel erreicht, wird es ohne Myelin Signale nicht schnell genug für die Sehkraft leiten. Die Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Myelinisierung – vielleicht durch die Co-Transplantation von Oligodendrozyten-Vorläufern oder die Stimulation von Wirtsglia – wird entscheidend sein.

Zusammenfassend stehen transplantierte RGCs vor einem Spießrutenlauf: Nur wenige wachsen an der Lamina cribrosa vorbei (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), sie müssen den richtigen Korridor zu den Gehirnzielen finden, passende Synapsen bilden und dann in Myelin umhüllt werden. Jeder Schritt ist in Tiermodellen bisher nur teilweise erfolgreich. Die Überwindung dieser Barrieren ist ein aktiver Forschungsbereich in der Neuroregeneration.

Immunologische und Sicherheitsherausforderungen

Das Auge ist relativ immunprivilegiert, doch die Transplantation von Zellen birgt immer noch das Risiko eines Immunangriffs. Wenn Spenderzellen autolog sind (aus den eigenen iPSCs eines Patienten), ist die Abstoßung minimal, die technische Komplexität jedoch hoch. Allogene Zellen (von einem anderen Spender oder einer Stammzelllinie) sind einfacher herzustellen, können aber vom Immunsystem des Wirts angegriffen werden. In Tierstudien verwenden Forscher oft immunsuppressive Medikamente, um das Überleben des Transplantats zu fördern. Zum Beispiel war in der Katzen-Organoid-Transplantationsstudie eine systemische Immunsuppression erforderlich, damit das Transplantat überleben und Verbindungen bilden konnte (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ohne Immunsuppression werden xenogene Zellen schnell eliminiert. Interessanterweise berichten die meisten präklinischen Studien zu retinalen Transplantationen nur über eine geringfügige Entzündung und nicht über eine vollständige Abstoßung – ein Vorteil der Barrieren des Auges (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Langfristiger Erfolg wird jedoch wahrscheinlich entweder eine vorübergehende Immunsuppression oder fortgeschrittene Techniken (wie das „Verstecken“ von Zellen mit immun-evasiven Beschichtungen) erfordern (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Jede zukünftige Humanstudie müsste dies berücksichtigen, damit Spender-RGCs nicht von Wirts-T-Zellen abgetötet werden.

Ein verwandtes Problem ist die Tumorigenität. Pluripotente Stammzellen können Teratome bilden, wenn undifferenzierte Zellen transplantiert werden. Selbst eine geringe Anzahl kontaminierender PSCs in der RGC-Präparation könnte katastrophal sein. Daher betonen Forscher eine hohe Reinheit der transplantierten Population. Vrathasha et al. merken an, dass es „entscheidend ist, die Reinheit der Spender-RGCs zu bestimmen, um das Risiko der Teratom-Bildung zu reduzieren“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dies erfordert eine gründliche Qualitätskontrolle – zum Beispiel die Sortierung von Zellen über RGC-spezifische Reporter oder die Verwendung von Durchflusszytometrie und Tests mittels Genommethylierungs- oder Genexpressionsassays, um sicherzustellen, dass keine pluripotenten Zellen verbleiben (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Bislang wurden in den Tierversuchen zur RGC-Transplantation keine Tumoren gemeldet, aber die klinische Übersetzung wird eine extrem strenge Reinigung und Freigabetests jedes Stammzellprodukts erfordern.

Ausblick: Auf dem Weg zu Humanstudien für Glaukom

Angesichts der oben genannten gewaltigen Herausforderungen, wann könnte man vernünftigerweise eine erste klinische Studie zum RGC-Ersatz bei Glaukompatienten erwarten? Leider lautet die Antwort wahrscheinlich „nicht bald“. Das Feld befindet sich noch in frühen präklinischen Phasen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Bislang ist keine Humanstudie speziell für die RGC-Transplantation bei Glaukom registriert. Bestehende „Stammzellkliniken“ (z. B. irreführende Studien mit autologen Fett- oder Knochenmarkzellen) konzentrierten sich auf Ad-hoc-Ansätze und haben, eklatant, Schaden angerichtet (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Patienten sollten sich vor unbewiesenen Therapien hüten, die die FDA-Aufsicht umgehen. Legitime „First-in-Human“-Studien würden einen soliden Proof-of-Concept in Tieren erfordern, der jede Barriere adressiert, sowie robuste Sicherheitsdaten. Dies könnte viele Jahre dauern.

Ein pragmatischer Ausblick ist, dass kleine Sicherheitsstudien in den späten 2020er oder 2030er Jahren beginnen könnten, wenn der Fortschritt anhält. Kandidaten wären wahrscheinlich Patienten mit sehr fortgeschrittener Erkrankung (bei denen Netzhaut und Sehnerv weitgehend getrennt sein könnten) oder umgekehrt solche in einem mittleren Stadium der Erkrankung (um die Chance auf einen Nutzen zu maximieren). Die primären Endpunkte wären zunächst Sicherheit: das Fehlen unerwünschter entzündlicher Reaktionen oder Tumorbildung im Auge. Sekundäre Endpunkte würden darauf abzielen, anatomische oder funktionelle Anzeichen eines Transplantat-„Anwachsens“ zu erkennen. Zum Beispiel könnte die Bildgebung der Netzhaut (Optische Kohärenztomographie) nach einer Verdickung der retinalen Nervenfaserschicht oder der Ganglienzellschicht suchen, wo Zellen injiziert wurden. Elektrophysiologische Tests, wie das Muster-Elektroretinogramm (PERG) oder visuell evozierte Potenziale (VEP), könnten elektrische Reaktionen aufdecken, die von den transplantierten Zellen stammen. Letztendlich wären funktionelle Sehtests (wie Gesichtsfelder oder Kontrastempfindlichkeit) wichtig, aber selbst der Nachweis der Wiederherstellung eines winzigen Sehfeldbogens wäre bahnbrechend. Analog dazu messen aktuelle Gentherapiestudien für erbliche Netzhauterkrankungen Ergebnisse in strukturellen vs. funktionellen Kategorien (pmc.ncbi.nlm.nih.gov); ähnliche Kategorien (OCT-Anatomie, Elektrophysiologie, Sehfunktion, vom Patienten berichtetes Sehen) würden gelten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei allem vorsichtigen Optimismus jeder praktische Zeitrahmen lang ist. Jeder der oben beschriebenen Schritte bedarf der Verfeinerung. Eine realistische erste Studie könnte Mitte bis Ende der 2030er Jahre konzipiert werden, abhängig von Durchbrüchen in der Axonregeneration und den Sicherheitsprofilen. Kandidaten und Endpunkte würden sorgfältig ausgewählt: wahrscheinlich zuerst Sicherheitsendpunkte, gefolgt von Surrogaten der Integration (Bildgebung, Elektrophysiologie), bevor messbare Sehkraftgewinne erwartet werden. Mit anderen Worten, das Feld muss Hoffnung mit Realismus in Einklang bringen – der RGC-Ersatz wird ein Forschungsmarathon und kein schneller Sprint sein.

Fazit

Der Ersatz verlorener RGCs bei Glaukom durch im Labor gezüchtete Gegenstücke ist eine spannende, aber noch junge Idee. In vitro können menschliche pluripotente Stammzellen zu RGC-ähnlichen Zellen überredet werden, die Schlüsselmarker und sogar einige Subtypspezifikationen exprimieren (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Transplantationsstudien an Tieren haben gezeigt, dass ein Teil dieser Zellen monatelang überleben, sich in die Netzhautschaltung integrieren und potenziell Synapsen bilden kann (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Es bleiben jedoch enorme Barrieren bestehen. Das Axonwachstum jenseits der Lamina cribrosa ist schlecht (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), die Führung zu zentralen Zielen ist unzureichend kontrolliert, Synapsen sind schwach oder fehlen, und Axone fehlen Myelin (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Hinzu kommen Immunabstoßung und Tumorrisiken, die bewältigt werden müssen. Vorerst gehen die Forscher jede Herausforderung nacheinander an. Solange wir Stammzell-RGCs nicht zuverlässig züchten, verabreichen und verbinden können, werden Sehkraft-wiederherstellende Transplantationen im Labor bleiben. Aber der stetige Fortschritt gibt ein gewisses Maß an Hoffnung: Mit anhaltender Innovation und Vorsicht könnte der Traum vom RGC-Ersatz „von der Petrischale zum Sehnerventrakt“ eines Tages vom Experiment zur Heilung werden.