Personalisierte Ophthalmologie – induzierte pluripotente Stammzellen als In-vitro-Modellsysteme für degenerative Netzhauterkrankungen

ZusammenfassungDie Suche nach kausalen Therapieoptionen für degenerative Netzhauterkrankungen kann mit einem detaillierten Verständnis pathologischer Vorgänge gezielt vorangetrieben werden. Alternativ kann sie sich auch auf einen eher ungerichteten Suchansatz für therapeutische Wirkstoffe verlassen. Für beide Forschungsansätze werden In-vitro- und, falls möglich, auch In-vivo-Krankheitsmodelle benötigt, die eine möglichst genaue Abbildung des primären Ortes der Schädigung reflektieren. Tiermodelle unterliegen Einschränkungen und können oft nur dezidierte Aspekte eines komplexen Krankheitsprozesses abbilden. Primärkulturen von Zelltypen des hinteren Augenpols sind lediglich invasiv bzw. post mortem zugänglich und aufgrund ihrer raschen Seneszenz nur ungenügend geeignet für zeitlich anspruchsvolle Analysen oder pharmakologische Suchansätze. Immortalisierte retinale Zelllinien wiederum unterscheiden sich in einigen Aspekten zu sehr von den nativen Zelltypen. Eine vielversprechende Alternative bieten induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs). Sie sind wenig invasiv zugänglich, patientenspezifisch generierbar, uneingeschränkt vermehrbar und können aufgrund ihrer Pluripotenz bereits jetzt in einige retinale Zelltypen gezielt ausdifferenziert werden. Diese iPSC-abgeleiteten retinalen Zellen gleichen nativen Zellen in vielen charakteristischen Schlüsseleigenschaften. In diesem Übersichtsartikel werden bereits etablierte In-vivo-und In-vitro-Krankheitsmodelle degenerativer Netzhauterkrankungen vorgestellt und das Potenzial von iPSCs für eine personalisierte In-vitro-Modellierung ausgeleuchtet. Darüber hinaus werden bisher etablierte iPSC-abgeleitete Zelltypen des hinteren Augenpols – insbesondere Zellen des retinalen Pigmentepithels – detaillierter betrachtet und ein Ausblick für das Potenzial dieser Zellen in der allgemeinen ophthalmologischen Forschung gegeben.

Kardiale Stamm- und Progenitorzelltherapie: Bereit für die Zukunft?

Herz-Kreislauf-Erkrankungen stellen die Haupttodesursache in den Industrienationen dar. Die regenerative Medizin verspricht erstmals einen neuartigen Therapieansatz für die Behandlung des akuten Myokardinfarktes und der chronischen ischämischen Kardiomyopathie, mit dem Ziel untergegangenes Myokardgewebe zu regenerieren oder zu ersetzen. In den letzten Jahren wurden zahlreiche experimentelle und klinische Studien mit unterschiedlichen Stamm- und Progenitorzellen durchgeführt. Metanalysen zeigten eine kardiale Funktionsverbesserung im Vergleich zu Kontroll-behandelten Patienten von ca. 3 %. Insgesamt konnten jedoch die zum Teil sehr positiven Befunde tierexperimenteller Arbeiten nicht in dem Ausmass bestätigt werden. Zahlreiche ungeklärte Fragen (Zelltyp, Applikationswege, Zellmenge, Zellformate, Zeitpunkt, Endpunkte) scheinen in diesem Zusammenhang für die limitierte Translation verantwortlich zu sein. Geeignete präklinische Grosstiermodelle und moderne nicht-invasive Bildgebungsverfahren, nicht nur zur Beurteilung der kardialen Funktion, sondern auch zur Langzeitdetektion transplantierter Zellen, spielen für zukünftige translationale Fragestellungen eine zentrale Rolle. Zukünftige Studien müssen ebenfalls zeigen, ob durch die Optimierung der adulten Stammzelltherapie und dem parakrinen Wirkmechanismus der Zellen ein langfristiger positiver Nutzen erzielt werden kann, oder ob neue pluripotente Stammzellen, wie die induzierten pluripotenten Stammzellen sich zu einer nebenwirkungsfreien Therapieoption entwickeln können. Aktuelle experimentelle Studien haben eine direkte Reprogrammierung von Fibroblasten in Kardiomyozyten gezeigt. Somit könnte in Zukunft auch eine regenerative Therapie ohne den direkten Einsatz von Stammzellen möglich werden.

Stammzellbiologie

Stammzellforschung, Biomedizin und Regenerative Medizin sind in den vergangenen Jahren viel und kontrovers diskutierte Themen. Dieses Buch für Bachelorstudiengänge gibt einen strukturierten Einblick in die Stammzellbiologie. Dabei werden sowohl historische als auch aktuelle Forschungsergebnisse berücksichtigt und miteinander verknüpft. 2012 wurde der Nobelpreis für Medizin an den britischen Entwicklungsbiologen Sir John Gurdon und den japanischen Stammzellforscher Shinya Yamanaka vergeben. Die beiden Wissenschaftler wurden für ihre herausragenden Arbeiten zur Reprogrammierung ausdifferenzierter somatischer Zellen ausgezeichnet. Die wichtigen Arbeiten der beiden werden im Lehrbuch „Stammzellbiologie“ von den Autoren Kühl/Kühl ausführlich vorgestellt. Aus dem Inhalt: • Regenerationsvorgänge im Tierreich • Embryonale und adulte Stammzellen • Reprogrammierung somatischer Zellen • Induzierte pluripotente Stammzellen • Ethische und rechtliche Aspekte Die einzelnen Kapiteln erläutern zudem bereits etablierte und zukünftig mögliche Therapien und Therapieansätze unter Verwendung von Stammzellen. Informativ, übersichtlich und in 4-farbigem Layout: Aktuelles Fachwissen zur Stammzellbiologie mit all ihren Facetten insbesondere für Studierende der Biologie, Humanmedizin und der Molekularen Medizin.