Spring constant K: Der neue Biomarker steht für Qualität

Der demographische Wandel und die damit verbundene Organknappheit fordern im Kampf gegen die korneal bedingte Erblindung innovative Behandlungstrategien. Im heutigen Beitrag lernen wir eine weitere spannende japanische Forschungsarbeit zu einem neuen ophthalmologischen Biomarker kennen.

Der demographische Wandel und die damit verbundene Organknappheit fordern im Kampf gegen die korneal bedingte Erblindung innovative Behandlungstrategien. Im letzten Beitrag haben wir eine minimalinvasive Methode zur Hornhautregeneration aus Japan kennengelernt. Die intraokuläre Injektion kultivierter humaner Hornhautendothelzellen wurde bereits in über 50 Fällen erfolgreich durchgeführt. Ein aktuelles Problem ist die Qualitätsbeurteilung der zu transplantierenden kultivierten humanen Hornhautendothelzellen. Beim Transfer der Zellsuspension entscheidet der Anteil an ,,Effektorzellen“, ob die Therapie langfristig Früchte trägt. Im heutigen Beitrag lernen wir eine weitere spannende japanische Forschungsarbeit zu einem neuen ophthalmologischen Biomarker kennen.1

Schluss mit Oberflächlichkeiten

Bei der Beurteilung der für die Hornhautregeneration bestimmten kultivierten humanen Hornhautendothelzellen fand bis dato die Durchflusszytometrie Anwendung. Mit ihr ist eine quantitative Bestimmung von in einer Zellsuspension befindlichen Zellen anhand ihrer Oberflächenmarker möglich. Mit Hilfe dieser Methode konnte der Anteil an "Effektorzellen" in einer Hornhautzellsuspension bestimmt werden.  Die kultivierten "Effektorzellen" besitzen viele gemeinsame phänotypische Merkmale mit gesunden Hornhautendothelzellen in vivo. Die kultivierten "Effektorzellen" zeichnen sich durch die Zelltypmarker CD166+/CD24-/CD105- und CD44+ aus. Der Anteil an "Effektorzellen" ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal kultivierter humaner Hornhautendothelzellsuspensionen.1

Der Tanz der Moleküle überholt oberflächlichen Small Talk

Das Forschungsteam der Universität Kyoto entwickelte eine effizientere Methode zur Qualitätsprüfung der Hornhautendothelzellen. Bei dieser Methode spielen die Interaktionen zwischen den Hornhautendothelzellen die entscheidende Rolle. Bei der Entwicklung des neuen Biomarkes wurden die kultivierten humanen Hornhautendothelzellen als Kolloidteilchen in zweidimensionaler Anordnung betrachtet. Zwischen Kolloidteilchen können unterschiedliche Wechselwirkungen auftreten. Die Interaktionspotentiale zwischen den Teilchen wurden anhand von 2 nichtinvasiven Messungen hergeleitet. In vitro mittels Phasenkontrastmikroskopie und in vivo mit Hilfe der Spekularmikroskopie. Aus den so gewonnen Daten konnte dann die sogenannte "spring constant K" ermittelt werden.  Sie beschreibt das Interaktionspotential zwischen den Hornhautendothelzellen und stellt einen effizienten neuen Biomarker dar. Mit dieser Konstante kann zukünftig eine Aussage über die Anzahl der entscheidenden Hornhautendothelzellen in der Zellsuspension gemacht werden und somit auch über den Therapieerfolg.1

Genug für alle

Die Entdeckung des neuen Biomarkers zur Qualitätsbeurteilung kultivierter humaner Hornhautendothelzellen bringt die Forschung wieder einen entscheidenden Schritt weiter.  Weltweit leiden rund 10 Millionen Menschen an einer visuseinschränkenden therapiebedürftigen Hornhauterkrankung. Mit den bisherigen operativen Methoden kann nicht jeder dieser Patienten versorgt werden. Aktuell stehen im Schnitt nur 150.000 Hornhauttransplantate von verstorbenen Spendern Verfügung. Die Injektion kultivierter humaner Hornhautendothelzellen könnte die Augenheilkunde revolutionieren, da aus einer Spenderhornhaut genug Material kultiviert werden kann für fast 100 Patientinnen und Patienten. Voraussetzung dafür ist jedoch ein junges Spenderalter.1

Klare Sicht für alle bis 2040

In Japan forschen Shigeru Kinoshita und sein Team bereits seit Jahrzehnten an dieser neuen Methode.2 Die Nonprofit-Organisation und Hornhautbank SightLife - diese kollaboriert mit Shigeru Kinoshita - hat sich ein ambiotiniertes Ziel gesetzt: SightLife möchte, dass bis 2040 kein Mensch eine Visuseinschränkung aufgrund einer operativ behandlungsfähigen Hornhauterkrankung hat.3

Translationsketten brechen am schwächsten Glied  

Die Forschungsarbeit von Shigeru Kinoshita gibt uns Hoffnung, dass die Translation präklinischer Studien auch in einer innovativen Therapie resultieren kann. Bei den meisten medizinischen präklinischen Studien ist das leider nicht der Fall, wie wir auch auf der diesjährigen DOG erfahren haben. Hier wurde betont, dass es wichtig ist, ,,die Vorhersagekraft früher präklinischer Experimente zu optimieren“. So können Enttäuschungen in den späteren klinischen Entwicklungsphasen vermieden werden.4-6

Im kommenden Beitrag erfahren wir welche Rolle Antikörper gegen citrullinierte Proteine für das trockene Auge spielen. 7

Referenzen:
​​​​​​1. Yamamoto A. et al. (2019). A physical biomarker of the quality of cultured corneal endothelial cells and of the long-term prognosis of corneal restoration in patients. Nature Biomedical Engineering.
2. https://theophthalmologist.com/subspecialties/collaboration-of-culture
3. https://www.expresshealthcare.in/features/sightlife-is-on-a-mission-to-eliminate-corneal-blindness-globally/381795/
4. Symposien (28.09.2019).Translationale Augenheilkunde: Sind wir bereit für die Zukunft? Das Motto des DOG Kongresses 2019 lautet „Augenheilkunde: Unser Fach mit Zukunft“.
5. Mak WY I. et al. (2014). Lost in translation: animal models and clinical trials in cancer treatment. Am J Transl Res. 2014; 6(2): 114–118. 
6. Prasad V. et al. (2016). Translation failure and medical reversal: Two sides to the same coin. J Natl Cancer Inst. 2013 Oct 2; 105(19): 1441–1456.
7.Kwon J. et al. (2019).  Pathological consequences of anti-citrullinated protein antibodies in tear fluid and therapeutic potential of pooled human immune globulin-eye drops in dry eye disease.
Ocul Surf. 2019 Oct 10.

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