Verbund

ReSight

Die Verringerung der Sehkraft bis hin zur Blindheit, stellt einen der Hauptgründe für Behinderungen in industrialisierten Ländern dar. Allein in Deutschland sind mehr als zwei Millionen Menschen von Retinitis Pigmentosa oder altersbedingter Makuladegeneration betroffen. Für den ursächlichen Verlust von Zellen der Netzhaut des Auges gibt es gegenwärtig noch keine zufriedenstellenden Therapien.

Das Konsortium „ReSight - Behandlung von Netzhautdegenerationen” wird die Nutzung von humanen induziert pluripotenten Stammzellen (hiPS) zur Herstellung der fehlenden Photorezeptoren und retinalen Pigmentepithel-Zellen (RPE) und ihre Transplantation in vorklinische Tiermodelle untersuchen. Damit wird ein Weg für die Entwicklung einer Zellersatztherapie für degenerative Netzhauterkrankungen eröffnet. Um die spätere Übertragung der Erkenntnisse in die Klinik zu erleichtern, werden schon jetzt entsprechende regulatorische Vorgaben berücksichtigt. Im Labor und im Tiermodell wird die funktionelle Integration der transplantierten Zellen überprüft.

Im Verbund arbeiten vier wissenschaftliche Arbeitsgruppen mit einem Industrieunternehmen, koordiniert von der Technischen Universität Dresden, an dieser Aufgabe. Die Ergebnisse der Untersuchungen zur Nutzung von hiPS-abgeleiteten retinalen Zellen in der Behandlung von derzeit unheilbaren degenerativen Netzhauterkrankungen sind von großer Bedeutung für die Entwicklung einer klinisch einsetzbaren Zellersatz-Therapie.

Teilprojekte

Transplantation von Stammzell-abgeleiteten Photorezeptoren und retinalen Pigmentepithel-Zellen in Mausmodelle mit Netzhaut-Degeneration

Förderkennzeichen: 01EK1613A
Gesamte Fördersumme: 305.454 EUR
Förderzeitraum: 2017 - 2020
Projektleitung: Prof. Dr. Marius Ader
Adresse: Technische Universität Dresden, Zentrum für Regenerative Therapien Dresden, DFG-Forschungszentrum und Exzellenzcluster (CRTD)
Fetscherstr. 105
01307 Dresden

Transplantation von Stammzell-abgeleiteten Photorezeptoren und retinalen Pigmentepithel-Zellen in Mausmodelle mit Netzhaut-Degeneration

Der Verlust der lichtsensitiven Zellen des Auges, der Photorezeptoren, und die damit verbundene Verringerung der Sehkraft bis hin zur Blindheit, stellt einen der Hauptgründe für Behinderungen in industrialisierten Ländern dar. Derzeit stehen keine etablierten Therapien für den Ersatz von Photorezeptoren zur Verfügung. Zell-Transplantationen in die Netzhaut stellen einen vielversprechenden Ansatz zum Photorezeptorersatz dar. In diesem Vorhaben wird das Potential von Photorezeptoren, die aus humanen induziert-pluripotenten Stammzellen (hiPS) in der Zellkulturschale von den Kollaborationspartnern hergestellt werden, untersucht. Dazu werden Mausmodelle, die einen vollständigen Verlust von Photorezeptoren aufweisen und somit blind sind, genutzt, um die strukturelle und funktionale Integration der transplantierten Photorezeptoren zu untersuchen. Dabei wird das Überleben, die Ausreifung sowie die therapeutische Wirkung der Spender-Photorezeptoren im Krankheitsmodell analysiert. Bei einigen Erblindungskrankheiten sind neben den Photorezeptoren auch die sogenannten retinalen Pigmentepithelzellen (RPE) betroffen, ohne die Photorezeptoren nicht funktionieren bzw. überleben können. Es werden daher Ko-Transplantationen von hiPS-abgeleiteten Photorezeptoren und RPE Zellen in Mausmodellen durchgegführt, die sowohl einen Photorezeptor als auch einen RPE Verlust aufweisen.

Generierung von transplantierbaren hiPS-abgeleiteten retinalen Zellen

Förderkennzeichen: 01EK1613B
Gesamte Fördersumme: 361.445 EUR
Förderzeitraum: 2017 - 2020
Projektleitung: Dr. Mike Karl
Adresse: Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V., Standort Dresden
Arnoldstr. 18 / 18b
01307 Dresden

Generierung von transplantierbaren hiPS-abgeleiteten retinalen Zellen

Ein Sehverlust aufgrund angeborener oder altersbedingter Erkrankungen entsteht durch den Verlust von Zellen in der Netzhaut des Auges. Insbesondere Fotorezeptorzellen sowie Retinale Pigmentepithelzellen (RPE) sind essentiell für das Sehvermögen. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Herstellung humaner Zellen der Netzhaut in der Zellkultur für die Entwicklung zukünftiger Zellersatztherapien bei Netzhauterkrankungen. Dafür werden sogenannte humane induziert-pluripotente Stammzellen (hiPS) verwendet, welche im Labor durch genetische Reprogrammierung aus gespendeten Gewebeproben von menschlichen Haut- oder Blutzellen hergestellt werden können. Mit im Labor etablierten Methoden werden gezielt menschliche retinale Zellen aus hiPS, wie das Retinale Pigmentepithel, sowie ganze dreidimensionale Netzhautgewebe, sogenannte Retina Organoide, die großen Mengen Fotorezeptoren enthalten, in Zellkultur generiert. Für das Konsortium werden Fotorezeptorzellen und RPE hergestellt, die dann in Zusammenarbeit mit den Partnern für die Entwicklung einer Zellersatztherapie analysiert, optimiert sowie in präklinischen Studien in Tiermodellen zur Wiederherstellung der Sehfunktion transplantiert werden.

Entwicklung von Isolierungs- und Charakterisierungsverfahren für retinale Pigmentepithel-Zellen und Photorezeptorzellen

Förderkennzeichen: 01EK1613C
Gesamte Fördersumme: 324.004 EUR
Förderzeitraum: 2017 - 2020
Projektleitung: Dr. Sebastian Knöbel
Adresse: Miltenyi Biotec GmbH
Friedrich-Ebert-Str. 68
51429 Bergisch-Gladbach

Entwicklung von Isolierungs- und Charakterisierungsverfahren für retinale Pigmentepithel-Zellen und Photorezeptorzellen

Für eine Behandlung von derzeit unheilbaren Netzhaut-Erkrankungen ist die Entwicklung einer Zellersatz-Therapie im Menschen von großer Bedeutung, um den Verlust an Netzhautzellen zu kompensieren. Als Ausgangszellen bieten sich induziert-pluripotente Stammzellen (iPS) an, aus denen die entsprechenden Zelltypen der Netzhaut in der Zellkulturschale hergestellt werden können. Zellprodukte für die Zellersatz-Therapie müssen hohen Anforderungen genügen, um in der Klinik eingesetzt werden zu können. Dies umfasst eine genaue Charakterisierung des Zellprodukts. Da aus Stammzellen abgeleitete Zellprodukte neben den Zielzellen oftmals auch Nicht-Zielzellen enthalten, ist die Aufreinigung der Zielzellen oftmals erforderlich, um die Sicherheit der Therapie zu erhöhen. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern wird die Herstellung sogenannter retinaler Pigmentepithelzellen (RPE) und Zapfen-Photorezeptoren optimiert. Erreicht werden kann dies durch Zellsortierungstechniken die es erlauben, Zielzellen von Nicht-Zielzellen aufgrund ihrer Oberflächenbeschaffenheit zu unterscheiden. Im Rahmen des Projektes ist geplant, die Stammzell-abgeleiteten Zellen hinsichtlich ihrer Oberflächensignatur zu untersuchen, um charakteristische Marker zu identifizieren, mit deren Hilfe eine Isolierung verschiedener Entwicklungsstadien von RPE und Zapfen-Photorezeptoren ermöglicht wird. Dabei werden unterschiedliche Zellisolierungstechniken erprobt (magnetische und durchflusszytometrische Zellsortierung). Zudem wird die Entwicklung von Methoden zur Qualitätskontrolle der Stammzellprodukte angestrebt.

Präklinische Untersuchung eines zelltherapeutischen Agens aus Stammzellen-abgeleiteten retinalen Pigmentepithel-Zellen am Kaninchen

Förderkennzeichen: 01EK1613D
Gesamte Fördersumme: 572.799 EUR
Förderzeitraum: 2017 - 2020
Projektleitung: Dr. Julia Neubauer
Adresse: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT)
Joseph-von-Fraunhofer-Weg 1
66280 Sulzbach

Präklinische Untersuchung eines zelltherapeutischen Agens aus Stammzellen-abgeleiteten retinalen Pigmentepithel-Zellen am Kaninchen

Retina-Pigment-Epithelzellen (RPE) sind die äußerste Schicht der Netzhaut. Im Rahmen der altersbedingten Makuladegeneration kommt es zu deren Dysfunktion oder Verschwinden. Darum wird der Ersatz dieser Zellpopulation durch Transplantation derzeit als einzige ursächliche, also kurative Behandlungsform angesehen. RPE können unter anderem aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) gewonnen wurden, weshalb letztere eine vielversprechende Zellquelle für die Transplantate in die degenerierte Retina darstellen. Das Vorhabenziel dieses Projektes ist es daher, die strukturelle und funktionelle Integration von RPE-Suspensions-Transplantaten aus humanen iPS-Zellen im Kaninchenmodell zu validieren. Die Herausforderung ist es, chirurgisch eine Zellsuspension unter der Netzhaut ohne Zellverlust zu platzieren und anschliessend sicherzustellen, dass das Transplantat in das umliegende Gewebe integriert und seine normalen physiologischen Funktionen aufnimmt. Hierzu wird untersucht, ob die Ersatz-RPE-Zellen abgeschilferte Photorezeptoraussensegmente aufnehmen können.

Funktionelle Integration Stammzellen-abgeleiteter Photorezeptoren in retinale Schaltkreise

Förderkennzeichen: 01EK1613E
Gesamte Fördersumme: 204 EUR
Förderzeitraum: 2017 - 2020
Projektleitung: Dr. Günther Zeck
Adresse: NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen
Markwiesenstr. 55
72770 Reutlingen

Funktionelle Integration Stammzellen-abgeleiteter Photorezeptoren in retinale Schaltkreise

Im diesem Teilvorhaben wird das Ziel verfolgt, Protokolle zu entwickeln, um die funktionelle Integration humaner-induzierter pluripotenter Stammzellen (hiPSC) -abgeleiteter Photorezeptoren in retinale Schaltkreise zu analysieren. Dafür werden Lichtstimuli für retinale Anregung entwickelt sowie elektrische Messungen der lichtinduzierten retinalen Ganglienzellaktivität mit Mikroelektrodenarrays durchgeführt. Diese Experimente werden an Mausretinas vor und nach der Transplantation von hiPS-abgeleiteten Photorezeptoren durchgeführt. Die Ergebnisse und der Vergleich mit gesunden Retinas werden Aufschluss über den Grad der erfolgreichen funktionellen Integration geben.