Forschungslabor Ophtha-lab

Forschung am Auge

Im Ophtha-Lab werden klinisch relevante Fragestellungen zu verschiedenen Augenerkrankungen mit experimentellen Modellen und grundlagenwissenschaftlichen Forschungsmethoden bearbeitet. Schwerpunkte dieser interdisziplinären (translationalen) Forschung liegen im Bereich entzündlicher Augenerkrankungen des Augeninneren (Uveitis) und der Hornhaut (herpetische Keratitis) sowie die altersbedingte Erkrankung der Netzhautmitte (altersabhängige Makuladegeneration, AMD). Das Ziel der Forschungstätigkeiten ist die Entdeckung der pathogenetischen Abläufe dieser Krankheitsprozesse und die Entwicklung von innovativen Ansätzen zur Diagnostik und Therapie.

Durch die Zusammenarbeit mit anderen Forschergruppen im In- und Ausland sind wir in die internationale Forschungslandschaft eingebunden.

Unsere Arbeiten werden durch Drittmittel von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und verschiedenen Stiftungen unterstützt.

Forschung zum Thema entzündliche Augenerkrankungen

Analyse lokaler und systemischer Therapiemöglichkeiten

Das Forschungsgebiet umfasst entzündlich-bedingte Augenerkrankungen, die zu Sehminderung oder Blindheit führen können. Im Zentrum unseres Interesses steht die Erforschung von zellulären und molekularen Prozessen, welche den verschiedenen entzündlichen Augenerkrankungen zugrunde liegen. In unterschiedlichen Modellen – z.B. experimentelle autoimmune Uveoretinitis (EAU), Herpes simplex Virus Retinitis (HSR) sowie herpetische stromale Keratitis (HSK) – werden innovative Therapieansätze auf ihre Anwendbarkeit hin überprüft. Auf diesem Weg möchten wir unseren Beitrag zu einer Verbesserung lokaler und systemischer Therapieoptionen für chronische entzündliche Augenerkrankungen leisten.

Forschungsprojekte und Modelle

  • Herpes simplex Keratitis (HSK):
    Infektionen des Auges mit Herpes simplex Virus (HSV) -1 lösen häufig Entzündungen der Hornhaut aus, die zu Narbenbildungen und Sehverlust führen können. Unsere Arbeiten befassen sich mit der Rolle des Immunsystems in der Infektabwehr und bei der Gewebezerstörung der Hornhaut. Unsere Studien zeigten z.B. den positiven Einfluss einer lokalen TNF-Blockade mit Oligonukleotiden, der lokalen Wirkung von Botenstoffen Interleukin (IL)-4 oder IL-10 mittels Plasmid-DNA-Behandlung, Virus neutralisierender monoklonaler Antikörper und von humanen Amnionmembran-Transplantationen bei HSK und die grundlegenden Wirkmechanismen.

 

  • Akute retinale Nekrose (ARN):
    Bei dieser seltenen Herpesvirus Erkrankung mit akutem und sehr schwerem Verlauf kommt es zur Zerstörung der gesamten Netzhaut. Laufende Studien befassen sich mit dem Einsatz von neutralisierenden monoklonalen Antikörpern gegen HSV-1 bei dieser Erkrankung.

 

  • Experimentelle autoimmune Uveoretinitis (EAU):
    Die EAU dient als Modell für eine nicht-infektiöse Uveitis. Unsere Studien befassen sich mit der entzündungshemmenden Blockade durch innovative Wirkstoffe sowie der Pawlow´schen Konditionierung als innovatives Therapiekonzept mit dem Ziel einer Einsparung von entzündungshemmenden Medikamenten.

 

  • Sekundärglaukom bei Uveitis:
    Das Sekundärglaukom bei Uveitis ist eine häufige und zu verschiedenen Zeitpunkten im Krankheitsverlauf auftretende Komplikation, welche unbehandelt zu einem Funktionsverlust der Augen oder auch zur Erblindung führen kann. Laufende Studien befassen sich mit dem Einfluss der Entzündung auf den Krankheitsverlauf und den therapeutischen Möglichkeiten einer gezielten Blockade der gewebeschädigenden Prozesse.

 

  • Einfluss von Interleukin-10 auf nicht-infektiöse Uveitis:
    Wir sind Teil der DFG geförderten Forschergruppe 2240 “(Lymph-) Angiogenese und zelluläre Immunität bei entzündlichen Augenerkrankungen“. In diesem Forschungsverbund untersuchen wir den Einfluss des immunsuppressiven Botenstoffs Interleukin (IL)-10 auf die Entstehung der autoimmun vermittelten Uveitis im EAU-Modell. Mit diesen grundlagenwissenschaftlichen Arbeiten sollen neue Ansätze für innovative therapeutische Strategien aufgedeckt werden.

 

  • Uveitis bei juveniler idiopathischer Arthritis (JIAU) :
    Die Krankheitsursache dieser Uveitis ist bislang nicht geklärt. Seit Langem befasst sich unsere Arbeitsgruppe mit diesem seltenen, aber schweren Krankheitsbild, das im Zusammenhang mit rheumatischen Erkrankungen im Kindes- und Jugendalter („juvenile idiopathische Arthritis“) auftritt. Um Patienten mit einem besonders hohen Uveitis-Risiko früher erkennen sowie gezielt und effektiv behandeln zu können, arbeiten wir in unterschiedlichen Projekten an dem Verständnis der zugrunde liegenden immunologischen Mechanismen und an der Identifikation von JIAU-spezifischen Biomarkern.

 

  • Akute anteriore Uveitis bei HLA-B27 positiven Patienten:
    Die Arbeit in dem DFG geförderten Forschungsverbund FOR 2240 ermöglicht uns die durchflusszytometrische Charakterisierung von Entzündungszellen im peripheren Blut bei Patienten mit Uveitis, die mit dem genetischen Merkmal HLA-B27 verbunden ist – und die im Zusammenhang mit rheumatischen Systemerkrankungen stehen kann. Durch die aktuelle Untersuchung wollen wir Erkenntnisse zur Aktivität bestimmter Immunzellen (T-Zellen, Monozyten) und ihrer Botenstoffe (z.B. IL-17, TNFα) während unterschiedlicher Krankheitsphasen gewinnen.

 

Ausgewählte Kernpublikationen

Walscheid K, Heiligenhaus A, Holzinger D, Roth J, Heinz C, Tappeiner C, Kasper M, Foell D. Elevated S100A8/A9 and S100A12 Serum Levels Reflect Intraocular Inflammation in Juvenile Idiopathic Arthritis-Associated Uveitis: Results From a Pilot Study. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2015 Dec;56(13).

 

Krawczyk A, Dirks M, Kasper M, Buch A, Dittmer U, Giebel B, Wildschütz L, Busch M, Goergens A, Schneweis KE, Eis-Hübinger AM, Sodeik B, Heiligenhaus A, Roggendorf M, Bauer D. Prevention of herpes simplex virus induced stromal keratitis by a glycoprotein B-specific monoclonal antibody. PLoS One. 2015 Jan 14;10(1).

 

Walscheid K, Hennig M, Heinz C, Wasmuth S, Busch M, Bauer D, Dietzel M, Deeg CA, Heiligenhaus A. Correlation between disease severity and presence of ocular autoantibodies in juvenile idiopathic arthritis-associated uveitis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014 Apr 24;55(6):3447-53.

 

Busch M, Bauer D, Hennig M, Wasmuth S, Thanos S, Heiligenhaus A. Effects of systemic and intravitreal TNF-α inhibition in experimental autoimmune uveoretinitis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013 Jan 2;54(1):39-46.

 

Bauer D, Wasmuth S, Lu M, Heiligenhaus. Particle-mediated administration of plasmid DNA on corneas of BALB/c mice. Methods Mol Biol 2013; 940: 215-220.

 

Bauer D, Hennig M, Wasmuth S, Baehler H, Busch M, Steuhl KP, Thanos S, Heiligenhaus A. Amniotic membrane induces peroxisome proliferator-activated receptor-γ positive alternatively activated macrophages. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012 Feb 21;53(2):799-810.

 

Hennig M, Bauer D, Wasmuth S, Busch M, Walscheid K, Thanos S, Heiligenhaus A. Everolimus improves experimental autoimmune uveoretinitis. Exp Eye Res. 2012 Dec;105:43-52.

Forschung zu Netzhauterkrankungen/AMD

Es gibt Hinweise darauf, dass der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) Entzündungsprozesse zugrunde liegen. Zentraler Gegenstand unserer AMD-Forschung ist die Untersuchung des Einflusses von Komplement auf RPE-Zellen. In diesem Zusammenhang wird sowohl dem retinalen Pigmentepithel (RPE) als auch dem Komplementsystem eine bedeutende Rolle zugesprochen. Dabei wiesen wir im RPE-Zellkultur-Modell funktionelle Veränderungen durch die Stimulation mit Komplement nach. Ebenso wurden vermehrt entzündungs- und gefäßwachstumsfördernde Botenstoffe von den Zellen ausgeschüttet. Zudem konnte das für die AMD charakteristische Protein Vitronektin nachgewiesen werden. So könnten RPE-Zellen zu einem Mikromilieu beitragen, welches Entstehung und Fortschreiten der AMD unterstützt.

Aktuelle Forschungsprojekte – AMD

  • Untersuchung von intrazellulären Signalwegen in RPE-Zellen
    Die Erforschung von intrazellulären Signalwegen und Signalmolekülen, die an der Vermittlung der entzündungs- und gefäßwachstumsfördernden Eigenschaften der RPE-Zellen in Reaktion auf Komplement beteiligt sind, ist von großem Interesse, da sie das Ziel innovativer und zu einem frühen Zeitpunkt angreifender Therapieansätze darstellen können.

 

  • Untersuchung der Effekte von oxidativem Stress auf RPE-Zellen 
    Zu den wichtigen physiologischen Aufgaben der RPE-Zellen zählen die Aufnahme und Verarbeitung von Photorezeptoraußensegmenten als Abfallprodukte der Photorezeptoren. Durch den hohen physiologischen Sauerstoffverbrauch in der Netzhaut stellt oxidativer Stress einen bedeutenden Faktor in der Pathogenese der AMD dar. Daher untersuchen wir die Verstoffwechselung von oxidativ veränderten Photorezeptoraußensegmenten durch RPE-Zellen. Im Fokus stehen Modifikationen des Proteininhalts der Zellen und es werden verschiedene zellbasierte Tests durchgeführt.

 

  • Auswirkung von Komplementfaktor C5a auf RPE-Zellen
    Bei C5a handelt es sich um einen wichtigen Bestandteil der Komplementkaskade, der für sich alleine bereits AMD-fördernd sein könnte. Daher kann C5a ein lohnendes Ziel für neue Therapeutika darstellen. In diesem Projekt werden neben allgemeinen Auswirkungen vor allem die entzündungs- und blutgefäßfördernden Eigenschaften von C5a auf RPE-Zellen untersucht.

 

  • Auswirkung von Zinksupplementation auf RPE-Zellen
    Die Netzhaut und besonders die RPE-Zellen weisen die höchste Zinkkonzentration im Körper auf. Bei verschiedenen Augenerkrankungen kann der Zinkspiegel verringert sein. In diesem Projekt wird daher die mögliche protektive Wirkung eines Zinkzusatzes in der Zellkultur untersucht. Ziel ist das Verständnis der durch Zink hervorgerufenen Effekte. Dabei interessieren wir uns besonders für das Zusammenspiel von Zink mit dem Komplementsystem.

 

Ausgewählte Kernpublikationen

Lueck, K., Busch, M., Moss, S.E., Greenwood, J., Kasper, M., Lommatzsch, A., Pauleikhoff, D., Wasmuth, S. Complement stimulates retinal pigment epithelial cells to undergo pro-inflammatory changes. Ophthalmic Res 2015;54:195-203.

 

Lueck K, Hennig M, Lommatzsch A, Pauleikhoff D, Wasmuth S. Complement and UV-irradiated photoreceptor outer segments increase the cytokine secretion by retinal pigment epithelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53:1406-1413

 

Lueck K, Wasmuth S, Williams J, Hughes T, Morgan P, Lommatzsch A, Greenwood J, Moss S, Pauleikhoff D. Sub-lytic C5b-9 induces functional changes in retinal pigment epithelial cells consistent with age-related macular degeneration. Eye 2011;25:1074-1082

Mitarbeiter

Herr Dr. rer. nat. Dirk Bauer                       dirk.bauer@uveitis-zentrum.de

Herr Dr. rer. nat. Martin Busch                  martin.busch@uveitis-zentrum.de

Herr Kevin Gilhaus, Bachelor of Science

Frau Dr. rer. nat. Maren Kasper                 maren.kasper@uveitis-zentrum.de

Herr Björn Laffer, Master of Science         bjoern.laffer@uveitis-zentrum.de

Frau Dr. rer. nat. Susanne Wasmuth         susanne.wasmuth@uveitis-zentrum.de

Frau Lena Wildschütz. Master of Science  lena.wildschuetz@uveitis-zentrum.de

Arbeitsgruppen

Prof. Dr. med. Arnd Heiligenhaus, F.E.B.O., Geschäftsführer Ophtha-Lab GmbH

Prof. Dr. med. Carsten Heinz, F.E.B.O.

Prof. Dr. med. Albrecht Lommatzsch

Prof. Dr. med. Daniel Pauleikhoff

Dr. med. Georg Spital

 

Dr. med. Jörg Koch

Dr. med. Suphi Taneri