Von winzigen Implantaten bis zur Wasserstofftherapie: Neue Fortschritte zielen auf Sehverlust ab

Das Sehen ist unser dominantester Sinn, der von denjenigen, die ihn besitzen, oft als selbstverständlich angesehen wird. Wer ihn nicht hat, versteht seine Bedeutung, da seine Abwesenheit das Lernen, Lesen, Gehen und das Leben in vollen Zügen zu genießen erschwert.

Die Beeinträchtigung des Sehens tritt auf, wenn eine Augenerkrankung die Funktion des visuellen Systems beeinträchtigt, was im Leben ernsthafte Konsequenzen hat.

Ein Mensch, wenn er lange genug lebt, wird im Laufe seines Lebens mindestens eine Augenerkrankung erleben. Weltweit haben etwa 2,2 Milliarden Menschen irgendeine Form von Sehbeeinträchtigung. Bei etwa der Hälfte von ihnen kann die beschädigte Sicht entweder verhindert werden oder ist noch nicht behandelt worden. Hier ist rechtzeitige und qualitativ hochwertige Versorgung wichtig, da sie viele der Folgen von Augenerkrankungen mildern kann.

Sehbeeinträchtigung ist nicht nur für den Einzelnen, sondern auch für die Gesamtwirtschaft eine finanzielle Belastung, mit geschätzten jährlichen globalen Produktivitätskosten von 411 Milliarden US‑Dollar. Um diese wirtschaftliche Belastung zu verringern, nutzte ein Forscherteam entzündungshemmende Medikamente in einem Hydrogel, um die Wirkstoffe wirksam an den entzündeten Bereich zu liefern und die Entzündung in der Netzhaut zu reduzieren.

Forscher injizierten Mäusen mit retinaler Degeneration das medikamentenbeladene, entzündungsreaktive Hydrogel und stellten fest, dass die entzündlichen Faktoren der Netzhaut auf 6,1 % reduziert wurden.

Ein schützender Effekt wurde auch auf Photorezeptorzellen festgestellt, die durch die retinalen Degeneration zerstört werden. Bemerkenswert ist, dass das auf Hyaluronsäure basierende Hydrogel durch unterschiedliche Abbauraten bei jedem Patienten den Bedarf an wiederholten Injektionen minimiert.

Das Team plant, die Menge des verwendeten Medikaments und Hydrogels sowie die Behandlungsdauer je nach Krankheitsverlauf zu digitalisieren, für die zukünftige Kommerzialisierung. Weitere zu prüfende Bereiche umfassen die langfristige Stabilität des Wirkstoffabgabesystems und ob es auch bei anderen retinalen Erkrankungen wirksam wäre, bemerkte Prof. Seung Ja Oh von der Kyung Hee University.

Extrem kleine Implantate mit langfristiger Lebensfähigkeit herstellen

Zur Behandlung von Blindheit haben sich Sehimplantate als spektakuläre Technologie entwickelt, die Menschen mit fortgeschrittenem Sehverlust ermöglicht, ein gewisses Sehvermögen zurückzugewinnen.

Wenn eine Person blind ist, funktioniert ihr visueller Kortex weiterhin und wartet auf Eingaben. Hier kommt die Gehirnstimulation ins Spiel, bei der elektrische Impulse über ein Implantat zum visuellen Kortex des Gehirns gesendet werden. Dafür sind Tausende von Elektroden – jede entspricht einem Pixel – erforderlich, um genügend Informationen für die Erstellung eines Bildes zu liefern.

According to Maria Asplund, a Professor of Bioelectronics at Chalmers:

„Je mehr Elektroden in das System ‘einspeisen’, desto besser wird das Bild sein. (Das erzeugte Bild) wäre wie ein Matrix‑Board auf einer Autobahn, ein dunkler Raum und einige Stellen, die je nach den bereitgestellten Informationen aufleuchten.“

Obwohl diese Technologie bereits seit vielen Jahrzehnten existiert, muss sie aufgrund ihrer sperrigen Größe, die zudem Narbenbildung im Gehirn verursacht, verbessert werden. Dann gibt es noch das Problem des Implantatmaterials, das zu steif sein und im Laufe der Zeit korrodieren kann.

So kam ein Forscherteam der Universität Freiburg, des Netherlands Institute for Neuroscience und der Chalmers University of Technology in Schweden zusammen, um ein wirklich kleines Implantat zu entwickeln. Dieses Implantat ist wie ein ‘Faden’ mit all diesen Elektroden, in der Größe einer Nervenzelle, in einer Reihe angeordnet.

Ein bemerkenswert kleiner Elektroden bedeutet, dass ein Implantat viele Elektroden aufnehmen kann, was ein detaillierteres Bild ermöglicht.

„Die Miniaturisierung von Komponenten von Sehimplantaten ist essenziell. Besonders die Elektroden, da sie klein genug sein müssen, um die Stimulation auf eine große Anzahl von Stellen in den ‘visuellen Bereichen des Gehirns’ aufzulösen.“

– Studienleiterin Asplund

Das Problem ist, dass die Schaffung eines wirklich kleinen Implantats, kombiniert mit der Komplexität des menschlichen Körpers, Herausforderungen mit sich bringt, wie etwa die Langlebigkeit der kleinen Elektrode in einer feuchten Umgebung über lange Zeit.

Das elektrische Implantat in dieser Forschung ist 40 mm breit und 10 mm dick, wobei die Metallteile nur einige hundert Nanometer dick sind. Aufgrund seiner winzigen Größe kann es sich keine Korrosion oder Funktionsausfall leisten. Um dies zu verhindern, nutzte das Team ein leitfähiges Polymer, um das Metall vor Korrosion zu schützen und die elektrische Stimulation zu übertragen.

„Die von uns implementierte leitfähige Polymer‑Metall‑Kombination ist revolutionär für Sehimplantate, da sie hoffentlich über die gesamte Lebensdauer des Implantats funktionsfähig bleiben könnte.“

– Asplund

Die Studie hat den ersten Schritt erreicht, eine kleine Elektrode in der Größe einer Nervenzelle zu fertigen und sie effektiv im Gehirn über sehr lange Zeit funktionsfähig zu machen; der nächste Schritt besteht nun darin, „ein Implantat zu schaffen, das Verbindungen für Tausende von Elektroden haben kann“, was Asplund bereits im Projekt Neuraviper untersucht.

Behandlung von RPE-Zellen zeigt großes Potenzial für AMD

Sehverlust kann jeden unabhängig vom Alter betreffen, obwohl die meisten Menschen mit Sehbeeinträchtigung und Blindheit über 50 Jahre alt sind. Die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) gehört tatsächlich zu den Hauptursachen für Blindheit sowohl in entwickelten als auch in Entwicklungsländern, jedoch auf unterschiedliche Weise.

In der entwickelten Welt führt die Ansammlung von Drusen (Lipidablagerungen) und die anschließende Degeneration von Teilen des RPE, der Choriokapillaris und der äußeren Netzhaut dazu, dass das Sehvermögen nachlässt. In Entwicklungsländern hingegen führt das Wachstum abnormaler Blutgefäße in der Choroidea (der mittleren Schicht zwischen Netzhaut und Sklera) und deren fortschreitende Invasion in die RPE-Zellen zu Blutungen oder Netzhautablösungen, was AMD verursacht.

Um das drängende Problem anzugehen, berichteten Forscher der Anglia Ruskin University (ARU) über eine neue Methode zur Behandlung einer häufigen Ursache von Blindheit. In diesem Ansatz nutzten Forscher unter Leitung von Professor Barbara Pierscionek Nanotechnologie, um ein 3D‑„Gerüst“ zu bauen, das zum Wachstum von Netzhautzellen verwendet wurde.

Veröffentlicht in Materials & Design, zeigte die Studie das erfolgreiche Wachstum von retinalen Pigmentepithelzellen (RPE), die bis zu 150 Tage gesund und lebensfähig blieben. RPE-Zellen, eine einzelne Schicht postmitotischer Zellen, liegen direkt außerhalb des neuronalen Teils der Netzhaut. Wenn diese Zellen beschädigt werden, kann das Sehvermögen nachlassen.

Die Technologie, genannt „Electrospinning“, wurde erstmals verwendet, um ein Gerüst zu schaffen, auf dem die RPE-Zellen wachsen konnten. Als das Gerüst mit Fluocinolonacetonid, einem Steroid, das vor Entzündungen schützt, behandelt wurde, erhöhte sich die Widerstandsfähigkeit der Zellen.

Durch die Förderung des Wachstums von Augen­zellen zeigt die Studie ein enormes Potenzial für die zukünftige Entwicklung von ocularem Gewebe zur Transplantation in das Auge des Patienten. Dies könnte auch die Behandlung einer Form von AMD revolutionieren.

Die Zahl der AMD-Fälle wird voraussichtlich in den kommenden Jahren deutlich zunehmen. Laut aktueller Forschung werden bis 2050 schätzungsweise 77 Millionen Menschen in Europa irgendeine Form der altersbedingten Makuladegeneration haben. Diese steigenden Zahlen bedeuten, dass ein erheblicher Bedarf an „zusätzlichen Gesundheitsdiensten und Ressourcenallokation“ besteht.

Infolgedessen liegt der Fokus darauf, effiziente Wege zu finden, diese Zellen in das Auge zu transplantieren, und die neueste Studie zeigt, dass mit dem entzündungshemmenden Stoff behandelte Nanofasergestelle die Funktionalität und das Wachstum von RPE-Zellen tatsächlich verbessern können. Laut Pierscionek:

„Dieses System zeigt großes Potenzial für die Entwicklung als Ersatz für die Bruch‑Membran und bietet eine synthetische, nicht‑toxische, biostabile Unterstützung für die Transplantation von retinalen Pigmentepithelzellen. Pathologische Veränderungen dieser Membran wurden als Ursache für Augenerkrankungen wie AMD identifiziert, was diesen Durchbruch zu einer spannenden Entwicklung macht, die potenziell Millionen von Menschen weltweit helfen könnte.“

Verwendung von H2‑Gas zur Verhinderung von Sehverlust durch ROP

Während Blindheit ältere Menschen stark betrifft, ist kindliche Blindheit ebenso ein dringendes Problem. Kinder mit Sehbehinderung haben meist verzögerte Sprach-, Motor-, emotionale, soziale und kognitive Entwicklung, was eine erhebliche Belastung für Familien und die Gesellschaft darstellt.

Bei Kindern kann Blindheit durch verschiedene Ursachen entstehen, darunter Vitamin‑A‑Mangel, angeborene Erkrankungen, Masern, Röteln, Glaukom, kindliche Katarakte, Bindehautentzündung bei Neugeborenen und Retinopathie der Frühgeburt (ROP).

Die Retinopathie der Frühgeburt ist ein bedeutendes Problem in entwickelten und schnell entwickelnden Regionen der Welt. Der Sehverlust durch ROP nimmt zu, da die Überlebensrate von Frühgeborenen mit niedrigem Geburtsgewicht und geringem Gestationsalter steigt.

Diese Augenerkrankung tritt bei Babys auf, die zu früh geboren werden oder bei denen das Geburtsgewicht weniger als 1,4 kg (3 Pfund) beträgt. ROP entsteht, wenn sich abnormale Blutgefäße in der Netzhaut bilden. Das liegt daran, dass die Blutgefäße der Netzhaut im vierten Schwangerschaftsmonat zu wachsen beginnen und bis zum voraussichtlichen Geburtstermin weiterentwickelt werden. Wird ein Baby zu früh geboren, kann die normale Gefäßentwicklung stoppen, sodass die Netzhaut abnormale Gefäße entwickelt, die in die falsche Richtung wachsen. Wenn sie zu stark wachsen, können diese abnormalen Gefäße die Netzhaut von der Rückseite des Auges abziehen.

Es gibt keine sichtbaren Anzeichen von ROP, nach denen man suchen könnte, aber in fortgeschrittenen Fällen kann sich die Netzhaut von ihrer normalen Position lösen, was als Netzhautablösung bezeichnet wird und zu Sehverlust und Blindheit führen kann. Wenn ein Baby ROP hatte und dadurch Schaden entstand, kann dies später dazu führen, dass die Augen des Babys umherwandern, Objekte nicht verfolgen, die Pupillen weiß erscheinen und Schwierigkeiten beim Erkennen von Gesichtern auftreten.

Während einige Babys milde Fälle von ROP haben und ohne Behandlung besser werden, benötigen andere Babys Behandlungen wie Injektionen, Augenoperationen und Lasertherapie, um ihr Sehvermögen zu schützen und Blindheit zu verhindern.

Heute werden Anti‑VEGF und retinalen Photokoagulation eingesetzt, um diese proliferative retinalen Gefäßerkrankung, die kindliche Blindheit verursacht, zu behandeln. Allerdings sind mehrere Komplikationen bekannt.

Lasertherapie hat die Nachteile eines dauerhaften Verlusts des peripheren Sehens und einer hohen Myopie‑Wahrscheinlichkeit. Gleichzeitig ist die Therapie mit Anti‑Vaskulärem Endothel‑Wachstumsfaktor (Anti‑VEGF) bei Frühgeborenen mit einer hohen Rückfallrate und potenziellen systemischen Nebenwirkungen verbunden.

Vor diesem Hintergrund fand die neueste Studie, veröffentlicht in BMC, neue und bessere therapeutische Strategien zur Vorbeugung oder Behandlung von ROP. Dafür untersuchten Forscher der Tianjin University die Einsatzfähigkeit von Wasserstoff (H2) als Behandlung, indem sie seine Auswirkungen auf die retinale Angiogenese, Neovaskularisation und neurogliale Dysfunktion in den Netzhaut von sauerstoffinduzierten Retinopathie‑Mäusen (OIR) erforschten.

Die Forscher konzentrierten sich auf Wasserstoff, da dieses Element allgemein als nützliches antioxidatives und neuroprotektives Mittel zur Behandlung hypoxisch‑ischämischer Erkrankungen (eine Form von Hirnschaden durch Sauerstoffmangel) ohne toxische Wirkungen gilt.

Molekularer Wasserstoff (H2) wird als neuartiges therapeutisches Medizin‑Gas anerkannt, dank seiner einzigartigen Eigenschaften, wie der schnellen Diffusion in Gewebe, der selektiven Beseitigung hochtoxischer ROS und dem Durchdringen der Blut‑Retina‑Barriere. Er besitzt zudem anti‑apoptotische, zytoprotektive und anti‑entzündliche Eigenschaften.

Die Studie setzte sieben Tage alte Mäuse für fünf Tage 75 % Sauerstoff aus, bevor sie wieder normalen Luftbedingungen ausgesetzt wurden. Bei der Verabreichung verschiedener Phasen der Wasserstoff‑Gas‑Inhalation (H2) zeigte die Studie, dass 3‑4 % H2 die physiologische Angiogenese der Netzhaut der Mäuse nicht stört, sondern die Vaso‑Obliteration und Neovaskularisation verbessert.

Außerdem wurde festgestellt, dass H2 die Gefäßgesundheit fördert, indem es die Regeneration von Blutgefäßen unterstützt und das abnormale Gefäßwachstum in der Netzhaut reduziert. H2 schützt zudem Nervenzellen (Astrozyten) und verhindert durch Mikroglia verursachte Entzündungen.

Die beteiligten kritischen Signalwege sind die Modulation der Nrf2‑Notch‑Achse und Hif‑1α/VEGF, die eine Rolle bei der gesunden Blutgefäßbildung und der Reduktion schädlicher Neovaskularisation spielen. Die Studie zeigte zudem, dass das Einatmen von H2 die normale Netzhautentwicklung bei gesunden Tieren nicht negativ beeinflusst.

Im Gegensatz zu den derzeit gängigen Behandlungen wie Lasertherapie und Anti‑VEGF‑Injektionen, die Nebenwirkungen haben und nur spätere Krankheitsstadien ansprechen, wurde festgestellt, dass H2 frühe retinalen Schäden verhindert und ein gesundes Gefäßwachstum ohne Nebenwirkungen fördert.

Diese Ergebnisse machen H2 zu einer vielversprechenden, nicht‑invasiven Behandlungsoption, die die eigentliche Ursache retinaler Erkrankungen anspricht. Daher legt die Studie nahe, dass H2 eine sicherere, wirksamere Alternative für Zustände wie Retinopathie der Frühgeburt (ROP), diabetische Retinopathie (PDR) und andere retinalen Gefäßerkrankungen sein könnte, oder dass H2 zusätzlich zu den aktuellen Behandlungen eingesetzt werden kann. Laut der Studie:

„H2 kann als Behandlungsstrategie etabliert werden, die sich auf die echte Wiederherstellung des geschädigten Organs konzentriert, anstatt lediglich das Fortschreiten der Krankheit zu verzögern.“

Allerdings hat die Studie einige Einschränkungen. Zum Beispiel konnte das Team die Wasserstoffkonzentrationen im Plasma und in der Netzhaut nicht in Echtzeit überwachen, und andere bedeutende Signalwege könnten ebenfalls zu den schützenden Effekten von H2 gegen retinalen Neovaskularisation beitragen. Darüber hinaus könnte das OIR‑Modell, das häufig zur Untersuchung experimenteller Neovaskularisation verwendet wird, die menschlichen neovaskulären Augenerkrankungen nicht vollständig abbilden.

Unternehmen, die an der Wiederherstellung des Sehvermögens arbeiten

Nun wollen wir uns einige prominente Unternehmen ansehen, die aktiv an fortschrittlichen Therapien und Technologien zur Behandlung von Blindheit und schweren Sehbehinderungen arbeiten.

#1. Editas Medicine

Das führende Gen‑Editierungsunternehmen nutzt CRISPR‑Technologie, um Therapien für verschiedene genetische Erkrankungen zu entwickeln, einschließlich solcher, die Blindheit verursachen, wie die Leber‑kongenitale Amaurose (LCA).

Im Jahr 2020 kündigte die Dosierung des ersten Patienten in der klinischen Studie von CRISPR Medicine AGN-151587 (EDIT-101) an, die über eine subretinale Injektion zur Behandlung von LCA10, einer erblichen Form von Blindheit, die durch Mutationen im CEP290‑Gen verursacht wird, verabreicht wird. Während das Unternehmen meldete „klinisch bedeutsame Ergebnisse“ für diese BRILLIANCE‑Studie, pausieren sie die Rekrutierung und suchen aufgrund der kleinen betroffenen Population einen Partner. Im März zeigten die klinischen Studienergebnisse, dass die experimentelle Behandlung für LCA sicher und wirksam war.

Betrachtet man nun die Finanzkennzahlen des Unternehmens, so beträgt die Marktkapitalisierung 329,9 Millionen $, wobei die Aktien bei 4 $ gehandelt werden, ein Rückgang von 60,51 % im Jahresverlauf. Das EPS (TTM) liegt bei -2,36 und das KGV (TTM) bei -1,70.

Für das zweite Quartal 2024 meldete dass die Einnahmen aus Zusammenarbeit und anderen Forschungs‑ und Entwicklungsaktivitäten auf 0,5 Mio. $ gesunken sind, die Forschungs‑ und Entwicklungskosten auf 54,2 Mio. $ gestiegen sind und die allgemeinen Verwaltungsaufwendungen auf 18,2 Mio. $ zugenommen haben. Gleichzeitig berichtete Editas zum 30. Juni 2024 über 318,3 Mio. $ in bar, Barmitteln und handelbaren Wertpapieren.

„Ich bin stolz auf die Arbeit des Editas‑Teams und unsere Fortschritte im ersten Halbjahr 2024, da wir uns einer kommerziellen Unternehmensphase nähern und weiterhin klinisch differenzierte, transformative Medikamente für Menschen mit schweren, bisher unheilbaren Krankheiten entwickeln.“

– Gilmore O’Neill, CEO von Editas Medicine (EDIT )

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#2. Spark Therapeutics

Zuvor ein eigenständiges US‑börsennotiertes Unternehmen, wurde Spark im Jahr 2019 von dem schweizerischen multinationalen Gesundheitsunternehmen Roche in einem Deal über 4,8 Mrd. $ übernommen. Mit einer Marktkapitalisierung von 261,48 Mio. $ werden die Roche‑Aktien derzeit bei 40,39 $ gehandelt, ein Anstieg von 11,48 % im Jahresverlauf. Das Unternehmen hat ein KGV (TTM) von 19,01, ein EPS (TTM) von 2,12 und zahlt eine Dividendenrendite von 3,34 %.

Roche‑Gruppen‑CEO Thomas Schienecke meldete „ein sehr starkes Wachstum im ersten Halbjahr“ während des 2Q24‑Ergebnisaufrufs des Unternehmens. Dies wurde durch einen Umsatzanstieg von 8 % angetrieben. Das verschreibungspflichtige Medikament des Unternehmens, Sauvimo, ist in den USA zur Behandlung von Menschen mit feuchter AMD zugelassen.

Spark ist hingegen ein Gen‑Therapie‑Unternehmen, das Luxturna entwickelt hat, die erste FDA‑zugelassene Gen‑Therapie für die erbliche Netzhauterkrankung LCA. Ende letzten Jahres hat das Unternehmen mit SpliceBio zusammengearbeitet für eine nicht genannte genetische Netzhauterkrankung. Gemäß der Vereinbarung erhielt SpliceBio, ein Unternehmen für genetische Medikamente, das Protein‑Splicing zur Entwicklung von Gen‑Therapien nutzt, 216 Mio. $ plus Lizenzgebühren.

Zusammenfassend gibt es zahlreiche Durchbrüche und technologische Fortschritte in der Medizin, die Menschen unterschiedlichen Alters helfen, ihr Sehvermögen zurückzugewinnen und ein selbstständiges, gesundes Leben zu führen, was auf eine insgesamt hellere Zukunft hindeutet.

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