Retina aus Fischstammzellen

Die Wissenschaftler unter Leitung von Prof. Dr. Joachim Wittbrodt vom Centre for Organismal Studies (COS) an der Uni Heidelberg zeigten, dass unter kontrollierten Laborbedingungen pluripotente Stammzellen von Medaka- und Zebrafischembryonen hoch organisierte neurale Strukturen ausbilden. Aus allen, einem Embryo entnommenen Zellen entstand in 24 Stunden eine große Retina. Diese wiederum bildete innerhalb weniger Tage Zelltypen aus, die auch im Fischauge vorhanden sind: Photorezeptorzellen, bipolare Zellen, Amakrinzellen und Ganglienzellen. So entstanden hunderte Netzhaut-Organoide. Die Wissenschaftler konnten außerdem bestimmte Entwicklungsstufen genau feststellen, zum Beispiel wann sich Strukturen bilden, die einem Kopf mit zwei Augen ähneln, ob Gehirn- oder Netzhautbereiche entstehen.

"Der große Vorteil von Fisch-Organoiden besteht darin, dass sie im Gegensatz zu Organoiden aus Säugetierstammzellen sehr reproduzierbar sind. Sie entwickeln sich zuverlässig und sehr schnell und ermöglichen den direkten Vergleich mit lebenden Embryonen, die bei Fischen außerhalb des Mutterleibs heranwachsen", so der Leiter der Forschungsgruppe für Tierphysiologie und Entwicklungsbiologie am COS, Joachim Wittbrodt. "Dadurch können wir die molekularen und genetischen Mechanismen der Retinabildung fast ingenieurwissenschaftlich manipulieren."

Trotz evolutionärer Unterschiede bei Medaka- und Zebrafischen ähneln sich die entstandenen Organoide sehr stark, was dafür spricht, dass sich die molekularen und genetischen Mechanismen beim Prozess der frühen Augenentwicklung über verschiedene Spezies hinweg und unabhängig von Einflüssen der Umgebung nicht verändert haben. Die Forscher hoffen nun auf neue Erkenntnisse zu den grundlegenden Mechanismen der Netzhautentwicklung. Die Ergebnisse ihrer Forschung, die von der EU, der DFG und der Carl-Zeiss-Stiftung gefördert wurde, stellten die Wissenschaftler in eLife vor.

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