Mehr Licht

Menschen mit einem Gendefekt, der sie allmählich erblinden lässt, könnten vielleicht von einem mikrobiellen “Ersatzteil” profitieren. Schweizer Forschern ist es gelungen, Mäusen mit einer solchen Erkrankung zu neuer Lichtempfindlichkeit zu verhelfen. Dazu verabreichten sie den Nagern ein Gen, das die Bauanleitung für ein lichtempfindliches Protein eines Halobakteriums enthält.

In der mikroskopischen Aufsicht erscheinen Halorhodopsin bildende Zapfen-Rümpfe grün, eine nachgeschaltete Nervenzelle violett. Bild: Courtesy of FMI and V. Busskamp

Zwar waren die für das Hell-Dunkel-Sehen zuständigen Lichtsinneszellen in der Netzhaut der Mäuse bereits untergegangen, berichten die Forscher um Botond Roska vom Basler Friedrich-Miescher-Institut im Magazin “Science”. Und auch von den wenigen verbliebenen Farbrezeptoren waren nur noch die Zellrümpfe vorhanden. Offenbar habe dies jedoch genügt, um die brachliegende Struktur der Netzhaut zu reaktivieren, so die Wissenschaftler.

Allein in Deutschland leiden mehr als 30.000 Menschen an der Retinitis pigmentosa. Bei der Krankheit kommt es als Folge einer Genmutation zum allmählichen Untergang der Lichtsinneszellen bzw. ihrer lichtempfindlichen Segmente. Die Betroffenen haben zunächst Probleme mit wechselnden Umgebungshelligkeiten, schließlich verengt sich ihr Sichtfeld bis zur Erblindung. Eine Therapie gibt es bis heute nicht – bedingt auch durch die Tatsache, dass die ursächliche Mutation in einem von mehr als 40 Genen liegen kann.

Im Querschnitt durch eine gesunde bzw. eine degenerierte Netzhaut ist der Verlust der lichtempfindlichen Zapfen-Segmente gut erkennbar. Bilder: Courtesy of FMI and V. Busskamp

Roska und Kollegen führten ihre Versuche mit zwei Mäusestämmen durch, bei denen ein ähnlicher Prozess abläuft und die spätestens im Alter von wenigen Wochen erblinden. Die Forscher spritzten den Tieren ein Virus unter die Netzhaut, das das Gen für Halorhodopsin trug. Das Protein stammt von der Archäe Natronomonas pharaonis und nutzt die Energie von sichtbarem Licht, um negativ geladene Ionen durch die Zellmembran zu pumpen. Dadurch baut sich im Zellinneren ein negatives elektrisches Potenzial auf. Den gleichen Effekt entfaltet, allerdings auf völlig andere Art und Weise, der normale “Sehpurpur” Rhodopsin im Licht.

Tatsächlich bildeten die von dem Virus infizierten Farbrezeptoren nach einiger Zeit Halorhodopsin, berichten die Forscher. Als Folge gaben die Zellrümpfe bei Beleuchtung Signale ab, die von den nachgeschalteten Nervenzellen offenbar ganz normal verarbeitet wurden, ergaben die Messungen. Ähnliche Resultate lieferten Verhaltensexperimente: Nach der Gentherapie legten die Mäuse die arttypische Vorliebe für dunkle Nischen an den Tag, während sie zuvor völlig indifferent waren. Und zumindest einer der beiden Mäusestämme orientierte sich wieder an der Bewegungsrichtung eines Musters aus hellen und dunklen Banden.

Forschung: Volker Busskamp, Jens Duebel, David Balya und Botond Roska, Neural Circuit Laboratories, Friedrich-Miescher-Institut für biomedizinische Forschung, Basel, und Nationaler Forschungsschwerpunkt “Grenzen in der Genetik”; Mathias Seeliger, Forschungsinstitut für Augenheilkunde, Universitätsklinikum Tübingen; und andere

Veröffentlichung Science Express, 24.06.10, DOI 10.1126/science.1190897

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Friedrich-Miescher-Institut für biomedizinische Forschung
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