Die retinale Organoidforschung hat einen großen Durchbruch geschafft: Forschende aus Bonn und Basel haben eine neue Methode entwickelt, um im Labor gezüchtete menschliche Netzhautmodelle mit künstlichen Blutgefäßstrukturen auszustatten. Diese vaskularisierten Netzhautorganoide („vROs“), zeigen eine bessere Funktion von Sehnervzellen und bilden erstmals vollständig funktionierende Lichtsignalwege von den Photorezeptoren bis zu den retinalen Ganglienzellen.
Bislang war es in retinalen Organoiden schwierig, die inneren Ganglienzellen langfristig zu erhalten. Die Zellversorgung in den dicht gepackten Organoiden ist begrenzt, wodurch Sauerstoffmangel und Zellsterben auftreten. Das internationale Team um Prof. Volker Busskamp vom Universitätsklinikum Bonn (UKB), von der Universität Bonn und dem Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel hat dieses Problem gelöst: Aus menschlichen pluripotenten Stammzellen hergestellte Netzhautorganoide wurden mit endothelialen Zellen kombiniert, die Blutgefäßstrukturen nachbilden. Die Gefäßzellen integrieren sich in die Organoide und bilden lumenartige Netzwerke, die Nährstoffe und Sauerstoff transportieren. So wird eine wichtige Voraussetzung für die Erhaltung empfindlicher retinaler Ganglienzellen erfüllt.
Gelungene Gefäßintegration
Das Team testete mehrere Methoden zur Integration der Gefäßzellen und fand heraus, dass sich vorgezüchtete Endothelzellen am besten in bereits geformten Organoid-Strukturen integrieren. Dadurch bleiben die Entwicklungsprozesse unverändert, gleichzeitig steigt die Zahl überlebender Ganglienzellen deutlich. Analysen zeigen, dass die Zelltypen in den vaskularisierten Netzhautorganoiden normal ausdifferenziert werden, während die Ganglionzellen länger überleben und eine höhere funktionelle Reife erreichen.
Um die Aktivität der Ganglienzellen zu überprüfen, setzten die Forschenden Mikroelektroden und Mikrofluidikgeräte ein, in denen die Axone der Ganglienzellen stabil wachsen können. In diesen vaskularisierten Organoiden sind die Nervenzellen aktiver: Sie senden elektrische Signale häufiger, gleichzeitig und in stärkerer Intensität als die Zellen in nicht vaskularisierten Organoiden. Mittels optogenetischer Methoden konnten die Zellen gezielt per Licht stimuliert werden, was deutlich höhere und zuverlässigere Reaktionen in den vaskularisierten Netzhautorganoiden zeigte. Nach mehrwöchiger Reifung bildeten die Organoide funktionierende Lichtsignalwege: Photorezeptoren reagierten auf Lichtreize, und die Signale wurden korrekt an die Ganglienzellen weitergeleitet, inklusive der typischen ON-, OFF- und ON-OFF-Reaktionsmuster.
„Die Integration von Gefäßzellen hat einen großen Einfluss auf das Überleben und die Funktionsfähigkeit der Ganglienzellen. Dadurch können wir erstmals die vertikale Signalweiterleitung von den Photorezeptoren bis zu den Ganglionzellen in vitro beobachten – ein wichtiger Schritt für die Erforschung menschlicher Netzhautentwicklung und Erkrankungen“, erklärt Prof. Volker Busskamp, Erstautor der Studie und Leiter der Arbeitsgruppe für Degenerative Netzhauterkrankungen am UKB sowie Mitglied im Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Life and Health“ der Universität Bonn.
Reaktion auf Hypoxie
Darüber hinaus zeigten die vaskularisierten Organoide, dass sie auf Hypoxie reagieren können. Unter Sauerstoffmangel bildeten die künstlichen Gefäße neue Netzwerke aus, ähnlich wie bei bestimmten Netzhauterkrankungen. Dies eröffnet Möglichkeiten für die Modellierung von Krankheiten wie der Frühgeborenen-Retinopathie und für das Testen neuer Therapien. Zudem lässt sich die Methode auf andere Organoidmodelle übertragen.
Gefördert wurde die Forschung von Volkswagen Stiftung, Deutsche Forschungsgemeinschaft, Pro Retina Stiftung, TRA „Life and Health“ der Universität Bonn, Exzellenzcluster ImmunoSensation3 und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Quelle: UKB
Originalpublikation: Retinal ganglion cell survival and functional maturation in transiently vascularized human retinal organoids; doi.org/10.1016/j.stem.2025.12.013
Quelle Text und Abbildung: UKB
Erschienen in Concept Ophthalmologie 2-2026
