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Verbundprojekt: Innovative Imaging and Intervention in Early AMD (I-Cube)

In der Universitäts-Augenklinik Kiel werden im Rahmen des I-Cube-Verbundes folgende Forschungsprojekte bearbeitet:

1. Grundlagenwissenschaftliche Untersuchungen zum Wirkmechanismus von Laserverfahren auf zellbiologischer Ebene

ICube_Abb1Die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) ist eine der häufigsten Erblindungsursachen in den Industrienationen. Im Rahmen des I-Cube-Projekts sollen Frühzeichen der AMD mittels innovativer Bildgebungsverfahren erkannt und durch Lasertherapie behandelt werden. Durch den präventiven Lasereinsatz soll die Entstehung der späten Form der AMD, die zur Erblindung führt, unterbunden werden ohne dabei eine Schädigung der Netzhaut zu verursachen.

In einem Organkulturmodell aus frischen Schweineaugen (Kultur aus mehreren Schichten des Schweineauges mit Aderhaut, Bruch'scher Membran und Pigmentepithel) wird untersucht, inwieweit sich eine Strich- oder Pulslaserbehandlung günstig auf die Behandlung der AMD auswirkt. Es werden dabei die Effekte schonender Laserverfahren auf die Sekretion von AMD-relevanten Proteinen untersucht, wobei die Laserbehandlung zu keiner Schädigung der Neuroretina führen soll.

Die Ergebnisse dieses Teilprojektes sind die Grundlage für eine spätere Untersuchung im Mausmodell.

Ansprechpartnerin: Dr. rer. nat. Elisabeth Richert

 

2. Untersuchung des Behandlungseffektes im Modell der an AMD erkrankten Maus

In diesem Projekt sollen Diagnose- und Behandlungsgeräte, die eine Frühdiagnostik und Intervention bei altersbedingter Makuladegeneration (AMD), der häufigsten Erblindungsursache in den Industrieländern, erlauben, auf ihre Wirksamkeit im erkrankten Organismus geprüft werden. Im Rahmen des Verbundprojekts „I³“ erfolgen Entwicklung, Funktionsprüfung und Optimierung der Diagnose- und Behandlungsgeräte ex vivo in der Zellkultur und an enukleierten Schweineaugen sowie in vivo an gesunden Kaninchen. Anschließend ist ihre Anwendung im erkrankten Organismus, in den AMD-Mausmodellen geplant, bevor sie einer Patientenbehandlung zugänglich gemacht werden können.

Im Rahmen der hier vorgestellten Versuche des „I³“-Teilprojekts „I-cube AMD-Mausmodell“ sollen die diagnostischen Möglichkeiten geprüft, sowie ein möglicher therapeutischer

Effekt der Geräte auf frühe AMD-typische Veränderungen im erkrankten Organismus in vivo nachgewiesen werden. Der hierbei bevorzugte Organismus, vor allem wegen der genetischen Manipulierbarkeit, ist die Maus.

Zwei AMD-Mausmodelle mit unterschiedlichem pathophysiologischen Fokus eignen sich besonders für die Diagnostik und angeschlossene Therapie der frühen AMD.

Das erste Modell sind erwachsene Mäuse der Zuchtlinie B6.129X1-Nfe2l2tm1Ywk/J. Es sind Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) knock out Mäuse eines C57BL/6J Hintergrunds. Diesen Mäusen fehlt ein wichtiger Regulator des endogenen antioxidativen Schutzes, das NRF2 (Wakabayashi et al., 2010). Der Fokus der Pathologie am Auge liegt hierbei insbesondere auf den Veränderungen des Pigmentepithels durch oxidativen Stress. NRF-2 knock out Mäuse zeigen Drusen-artige Ablagerungen, Pigmentverschiebungen und Degeneration des Pigmentepithels, eine Verdickung der Bruch’schen Membran und eine leichte Abnahme der elektrophysiologischen Funktion der Netzhaut vor allem im letzten Lebensdrittel der Maus (Zhao et al., 2012).

Das zweite Modell sind erwachsene Mäuse der Zuchtlinie B6.129P2-Apoetm1Unc/J. Diesen Apolipoprotein E (ApoE)- defizienten Mäusen eines C57BL/6J Hintergrunds fehlt der entscheidende Ligand, um Lipoproteine niedriger und mittlerer Dichte in die Körperzellen aufzunehmen. Hierdurch steigt der Plasmacholesterinspiegel, sogar unter normaler Nagerkost. Der Fokus der Pathologie am Auge liegt insbesondere auf Veränderungen der Bruch’schen Membran und des Pigmentepithels durch einen gestörten Fettstoffwechsel. Innerhalb von 2 Monaten zeigen sich erste AMD-typischen Veränderungen, insbesondere eine Verdickung der Bruch’schen Membran und Drusen-artige Ablagerungen (Dithmar et al., 2000).

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Ansprechpartner: Dr. med. Jan Tode

3. Entwicklung neuer Laser- und Bildgebungsprototypen für die Verwendung an Lebewesen

Neue Geräte, welche zur Untersuchung und Behandlung von AMD-Patienten dienen sollen, werden zunächst durch unsere Projektpartner in Lübeck entwickelt, gebaut und an Schweinaugen aus dem Schlachthof getestet. Bevor diese Geräte am Menschen zum Einsatz kommen dürfen, muss ihre Funktionsfähigkeit am lebenden Tier (Kaninchen) untersucht werden, und möglicherweise eine Anpassung der Technik erfolgen. Diese Untersuchungen sind Gegenstand des 3. Teilprojektes, das in Zusammenarbeit mit dem Institut für biomedizinische Optik und dem medizinischen Laserzentrum Lübeck GmbH durchgeführt wird. Die Versuchskaninchen überleben in der Regel ohne Beeinträchtigung die Versuche und werden an private Halter weiter vermittelt.

Ansprechpartner: Dr. med. Stefan Koinzer

4. Erste Patientenbehandlungen

Die Erkenntnisse des Gesamtprojektes sollten am Ende in einer ersten Patientenstudie überprüft werden. Neue Untersuchungs- und Behandlungsgeräte sollen nach sorgfältiger Entwicklung und Prüfung erstmals an Patienten angewendet werden. Dabei werden erste Erfahrungen über die Wirksamkeit der neuen Behandlung gewonnen.

Ansprechpartner: Dr. med. Jan Tode