Opsin basierte Gentherapie zur Wiederherstellung der visuellen Mustererkennung in blinden Mäusen

• Antragsteller: Dr. Moritz Lindner
• Fachliche Zuordnung: Augenheilkunde ; Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315649894

Die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) und hereditäre Netzhauterkrankungen (IRD) führen gleichsam zu einem irreversiblen Verlust von Photorezeptoren. AMD ist Hauptursache für die Erblindung älterer Menschen und selbst wenn jede einzelne IRD selten ist, so betreffen sie zusammen einen in 3000 Menschen. Alle aktuellen Therapieansätze zielen auf eine Verlangsamung der Krankheitsprogression, nicht aber auf eine Wiederherstellung bereits verlorener Funktion. Darüber hinaus sind bisherige Therapieansätze erkrankungsspezifisch, was bei der Vielzahl verschiedener degenerativer Netzhauterkrankungen das Einsatzgebiet stark einschränkt.Gemeinsam ist den meisten degenerativen Netzhauterkrankungen, dass die innere Netzhaut unbeeinträchtigt bleibt. Erste experimentelle Ansätze versuchen daher die signalleitenden Zellen der inneren Netzhaut selbst lichtsensitiv zu machen. Ein solcher Ansatz könnte unabhängig von der zugrundeliegenden Erkrankung eingesetzt werden und hohe räumliche Auflösung sowie große rezeptive Felder generieren. Bis zu welchem Ausmaß komplexe Lichtsignale mit diesem Verfahren tatsächlich verarbeitet werden können, ist jedoch bisher nicht untersucht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bisherige Methoden nicht ausreichend für hohe spatiotemporale Auflösung und spektrale Spezifität optimiert wurden. Ziel dieses Projektes ist daher mittels neuer elektrophysiologischer, lichtmikroskopischer und verhaltensbeobachtender Methoden zu untersuchen, in wie weit sich die Opsin-basierte Gentherapie zur Wiederherstellung der visuellen Musterwahrnehmung eignet. Hierzu werden wir Multi-Elektroden-Arrays und genetisch kodierte Kalziumsensoren als Werkzeuge etablieren, um spezifisch zellulären Reaktionen auf komplexe Lichtmuster von explantierten Netzhäuten abzuleiten. Zudem werden wir existierende Verhaltenstests für die Untersuchung der Musterwahrnehmung in Mäusen optimieren. Mit Hilfe dieser Methoden werden wir zuerst die optimale Zielzell-Population durch selektive Expression eines lichtsensitiven Ionenkanals identifizieren. Ein solcher Ionenkanal kommt für eine spätere gentherapeutische Anwendung aufgrund hoher Immunogenität und unphysiologischer Reizantworten am ehesten nicht in Betracht. Wir werden daher das lichtsensitive Protein Melanopsin sowie kürzlich entwickelte Melanopsin-Varianten hinsichtlich Ihrer Fähigkeit visuelle Musterwahrnehmung wiederherzustellen untersuchen. Melanopsin kommt in nativen Säugetier-Netzhäuten vor und aktiviert eine Signalkaskade, die auch physiologischerseits durch Lichtstimuli angestoßen wird. Somit ist eine maximal naturnahe Antwort auf Lichtreize zu erwarten und das Risiko auf Immunreaktionen kann gering gehalten werden.Dieses Projekt wird das zukünftige Potential der Opsin basierten Gentherapie zur Wiederherstellung der visuellen Musterwahrnehmung identifizieren können und grundlegende Informationen liefern, um diesen Ansatz in die klinische Anwendung zu portieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Mark Hankins, Ph.D.