Funktionelle retinale Mikroglia aus menschlichen pluripotenten Stammzellen erzeugt

Retina-Organoide stellen ein wichtiges Forschungsinstrument dar. Dennoch gibt es Entwicklungsbedarf, um aktuelle Netzhaut-Organoide der „echten“ Retina noch vergleichbarer zu machen. Einer chinesischen Forschungsgruppe ist es nun gelungen, retinale Mikroglia aus menschlichen pluripotenten Stammzellen zu generieren.

In den letzten zehn Jahren arbeitete der Studienleiter Prof. Zi-Bing Jin vom Institute of Ophthalmology des Tongren Hospital der Capital Medical University in Peking mit Organoiden der Netzhaut, die die Entwicklung der Netzhaut getreu nachbilden. “Retina-Organoide bieten ein hervorragendes Forschungsinstrument, um grundlegende Fragen zu beantworten, Krankheitsbeschreibungen zu verstehen und neue Medikamente zu entdecken”, sagt Jin. Jedoch fehlten die wichtigsten Neuroimmunzellen, die die natürliche Mikroumgebung der Netzhaut regulieren – die Mikroglia – vollständig in den derzeit entwickelten Netzhaut-Organoiden.

Das wissenschaftliche Team fand heraus, dass veröffentlichte Protokolle für die Differenzierung von Makrophagen und Mikroglia im Gehirn existieren. „Wir versuchten, retinale Mikroglia in unserem Labor zu erzeugen, weil Makrophagen und Mikroglia alle von hämatopoetischen Vorläufern stammen“, erklärt er. „Letztendlich haben wir es geschafft, eine sehr einfache und hocheffiziente Methode zur Produktion retinaler Mikroglia zu entwickeln.“

Zudem stellten die Forscher fest, dass die erzeugten differenzierten Neuroimmunzellen in der Lage sind, beschädigte Zellen oder Zelltrümmer von gesunden Zellen zu unterscheiden und dass sie die unmittelbare Mikroumgebung durch Phagozytose säubern können. Damit würden sie die gleiche Funktion wie Mikroglia in vivo zeigen.

Die Forscher hatten eine ungewöhnliche Idee. Sie co-kultivierten die differenzierte Mikroglia mit retinalen Organoiden. „Das hat noch nie jemand gemacht. Es ist wirklich großartig, wenn ich sehe, wie die Mikroglia an die richtige Position wandert, sich vermehrt und zu retinaresidenter Mikroglia in 3-D-Retina-Organoiden wird”, berichtet Jin.

Diese Ergebnisse zeigen nach Einschätzung der Wissenschaftler, dass sie „intelligente“ Mikroglia erzeugt haben, die in retinale Organoide einwandern und bewusst einen „eigenen Weg“ finden könnte. Die Zellen seien präzise positioniert und funktionsgenau, betonte der Studienleiter. Dadurch würden die Netzhaut-Organoide näher an die „echte“ Retina heranrücken.

Das Forschungsteam berichtet, es habe somit eine vereinfachte und effiziente Methode entwickelt, um Mikroglia aus menschlichen pluripotenten Stammzellen zu erzeugen und erstmals retinaresidente Mikroglia in vitro abgeleitet. Damit sei ein neues Toolkit „integraler retinaler Organe“ vorgestellt worden, das sowohl zum Studium der Biologie retinaler Mikroglia als auch der Entwicklung regenerativer retinaler Erkrankungen angewendet werden könne.

Originalpublikation:
Gao M-L et al. Functional microglia derived from human pluripotent stem cells empower retinal organ. Science China Life Sciences 2022. https://doi.org/10.1007/s11427-021-2086-0