Hornhautkorrektur: EMR als Alternative zur LASIK – ohne Laser

Mithilfe der LASIK – einer laserunterstützten Operation – kann die Hornhaut neu geformt und die Sehkraft korrigiert werden. Das Verfahren kann jedoch negative Nebenwirkungen haben. Das hat Forscher dazu veranlasst, den Laser aus der LASIK herauszunehmen und die Hornhaut umzuformen, anstatt sie zu schneiden.

Michael Hill, Professor für Chemie am Occidental College, Los Angeles, USA, hat die Ergebnisse seines Teams auf der Herbsttagung der American Chemical Society (ACS) im August vorgestellt.

Wenn die Hornhaut deformiert ist, kann sie das Licht nicht richtig fokussieren. Das führt zu einem unscharfen Bild. Bei der LASIK-Operation wird die Hornhaut mit speziellen Lasern umgeformt, indem präzise Gewebeteile entfernt werden. Obwohl dieses gängige Verfahren als sicher gilt, hat es einige Einschränkungen und birgt Risiken. Zudem beeinträchtigt das Schneiden der Hornhaut die strukturelle Integrität des Auges. Hill erklärt: „LASIK ist nur eine ausgefallene Art, eine traditionelle Operation durchzuführen. Es wird immer noch Gewebe geschnitten – nur eben mit einem Laser.“

Was wäre aber, wenn die Hornhaut ohne Schnitte umgeformt werden könnte?

Genau das untersuchen Hill und sein Kollege Brian Wong mit einem Verfahren, das als elektromechanische Umformung (EMR) bekannt ist. „Der gesamte Effekt wurde zufällig entdeckt“, erklärt Wong, Professor und Chirurg an der University of California,Irvine, USA. „Ich habe lebendes Gewebe als formbares Material betrachtet und dabei diesen gesamten Prozess der chemischen Modifikation entdeckt.“

Im Körper werden die Formen vieler kollagenhaltiger Gewebe, darunter auch die Hornhaut, durch die Anziehungskraft gegensätzlich geladener Komponenten in Form gehalten. Diese Gewebe enthalten viel Wasser, sodass durch Anlegen einer elektrischen Spannung der pH-Wert des gesenkt wird. Durch die Veränderung des pH-Werts werden die starren Anziehungskräfte innerhalb des Gewebes gelockert, wodurch es formbar wird. Wenn der ursprüngliche pH-Wert wiederhergestellt ist, wird das Gewebe in der neuen Form fixiert.

Umformung der Hornhaut mittels EMR

Zuvor hatten die Forscher EMR verwendet, um knorpelreiche Kaninchenohren umzuformen sowie Narben und Haut bei Schweinen zu verändern. Ein kollagenreiches Gewebe, das sie unbedingt untersuchen wollten, war jedoch die Hornhaut.

Dafür konstruierte das Team spezielle „Kontaktlinsen” aus Platin. Diese dienten als Vorlage für die korrigierte Form der Hornhaut. Die Wissenschaftler setzten diese Kontaktlinsen auf die Augäpfel von Kaninchen in einer Kochsalzlösung, die natürliche Tränen imitieren sollte. Die Platinlinsen fungierten als Elektroden, um eine präzise pH-Änderung zu erzeugen, wenn die Forscher ein kleines elektrisches Potential an die Linsen anlegten. Nach etwa einer Minute passte sich die Krümmung der Hornhaut an die Form der Linse an – etwa genauso lange wie bei einer LASIK-Behandlung, jedoch mit weniger Schritten, kostengünstigerer Ausrüstung und ohne Schnitte.

Die Wissenschaftler wiederholten diesen Vorgang an zwölf verschiedenen Kaninchenaugen, von denen zehn so behandelt wurden, als hätten sie eine Kurzsichtigkeit. Bei allen „kurzsichtigen” Augäpfeln stellte die Behandlung die gewünschte Fokussierungskraft des Auges ein, was einer Verbesserung des Sehvermögens entspricht.

Eine Alternative zur Hornhauttransplantation?

Die Zellen im Augapfel überlebten die Behandlung, da die Forscher den pH-Gradienten sorgfältig kontrollierten. Darüber hinaus zeigte das Team in weiteren Experimenten, dass ihre Technik möglicherweise in der Lage ist, eine durch Chemikalien verursachte Trübung der Hornhaut rückgängig zu machen. So ein Zustand kann derzeit nur durch eine vollständige Hornhauttransplantation behandelt werden.

Obwohl diese ersten Arbeiten vielversprechend sind, betonen die Forscher, dass sie sich noch in einem sehr frühen Stadium befinden. Als Nächstes steht laut Wong „ein langer Weg durch detaillierte und präzise Tierversuche“ an, darunter Tests an lebenden Kaninchen und nicht nur an deren Augäpfeln.

Zudem wollen die Wissenschaftler ermitteln, welche Arten der Sehkorrektur mit EMR möglich sind. Obwohl die nächsten Schritte geplant sind, wurden sie aufgrund von Unsicherheiten bei der wissenschaftlichen Finanzierung des Teams vorerst auf Eis gelegt. „Es ist noch ein langer Weg von dem, was wir bisher erreicht haben, bis zur klinischen Anwendung. Aber wenn wir dieses Ziel erreichen, ist diese Technik vielseitig einsetzbar, wesentlich kostengünstiger und möglicherweise sogar reversibel“, fasst Hill zusammen.

Diese Forschung wurde vom National Eye Institute der National Institutes of Health und dem John Stauffer Charitable Trust finanziert.

(sas/BIERMANN)