Folgeerkrankungen

Retinopathie-Forschung auf dem Chip

06. Mär 2018

Spanische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben einen Chip entwickelt, mit dem sie die Grenze zwischen Blutgefäßen und Netzhaut im Auge nachahmen können. Die Entdeckung soll die Forschung zu Retinopathien beschleunigen und nebenbei Tierversuche reduzieren.

© Universitat Autònoma de Barcelona

Schäden der Netzhaut gehören zu den häufigsten Folgeerkrankungen bei Diabetes. Konkret geht es dabei vor allem um die Makulopathie und die Retinopathie. Bei letzterer können diabetesbedingt die Netzhaut (Retina) und die kleinsten Arterien in den Augen Schaden nehmen. Die Veränderungen werden anfänglich nicht bemerkt, können im Verlauf jedoch zu leichten Sehbeschwerden bis hin zur Erblindung führen. Die diabetische Retinopathie ist in Deutschland und den Industrieländern die Hauptursache für Erblindungen im mittleren Lebensalter. Die molekularen Abläufe sind aber nach wie vor wenig verstanden.

Um die Forschung auf diesem Gebiet voranzutreiben, haben Forscher der Universität Barcelona nun die Grenzfläche zwischen Blutgefäßen und Retina für das Labor nachgebaut – auf einem Chip, wie auch die Abbildung zeigt.

Darin befinden sich, den Autoren zufolge, parallele Schichten, in denen die relevanten Zelltypen wachsen. Das sind im Einzelnen:

  • Endothelzellen, die die Blutgefäßwand bilden
  • Nervenzellen, die in der Retina vorkommen
  • Pigmentzellen, die die Außenschicht bilden

Dieser lagenweise Aufbau simuliert die Blut-Retina-Grenze, muss allerdings noch ergänzt werden: Damit die Zellen wie im Körper miteinander interagieren können, sind die einzelnen Zellgruppen durch ein Netz winziger Rillen miteinander verbunden. Diese sind mit Flüssigkeit gefüllt und erlauben den Austausch von Botenstoffen unter den Zellen, aber auch das Einbringen möglicher Therapeutika oder Schadstoffe von außen. Auch mechanische Faktoren, wie vorbei strömendes Blut, können so simuliert werden.

Als Nachweis für die Tauglichkeit des neuen Modells erhoben die Autoren verschiedene Werte und verglichen sie mit jenen aus dem lebenden Organ. Darunter war etwa die Durchlässigkeit für Sauerstoff und Nährstoffe, daher oft auch der Begriff Blut-Retina-Schranke angelehnt an die Blut-Hirn-Schranke. Zudem ermittelten die Forscher den elektrischen Widerstand durch eingebaute Elektroden (wichtig für die Nervenfunktion) und die Produktion bestimmter Proteine, die die Zellen eng miteinander verbinden und so die Schrankenfunktion ermöglichen.

Die Studie stellten die Wissenschaftler im Journal “Lab on a Chip” vor. Künftig wollen sie herausfinden, wie die einzelnen Zelltypen beispielsweise auf Schädigung ihrer „Nachbarn“ oder auf Arzneistoffe reagieren. Darüber hinaus wollen sie mit diesem in vitro-Ansatz Tierversuche in Zukunft zumindest teilweise ersetzen.

 

Quellen:
Yeste, J. et al.: A compartmentalized microfluidic chip with crisscross microgrooves and electrophysiological electrodes for modeling the blood–retinal barrier. In: Lab on a Chip, DOI: 10.1039/C7LC00795G

Universitat Autònoma de Barcelona: Scientists emulate human blood–retinal barrier on a microfluidic chip. Pressemitteilung vom 23. Januar 2018


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