Implementierung eines Protokolls zur Transdifferenzierung von bukkalem Schleimhautepithel in Hornhautepithel (TransBuCor)

1. Rückruf zur Hornhautanatomie und Histologie

   Die Hornhaut ist ein wesentlicher Bestandteil des Auges für das Sehvermögen und wird oft als erstes „transparentes Bullauge“ an der Vorderseite des Auges bezeichnet. Es ist die erste Struktur, auf die Licht trifft, wenn es ins Auge eintritt. Seine Hauptaufgabe besteht darin, einfallende Lichtstrahlen zu bündeln, die dann zur Linse wandern, bevor sie die Netzhaut erreichen und die visuelle Kaskade auslösen.

   Die Hornhaut ist ein avaskuläres und transparentes Gewebe, das aus fünf Schichten besteht: Hornhautepithel, Bowman-Schicht, Hornhautstroma, Descemet-Membran und Hornhautendothel.

   • Das Hornhautepithel ist die äußerste Schicht der Hornhaut und besteht aus Hornhautepithelzellen, die etwa 10 % der gesamten Hornhaut ausmachen. Diese Schicht erneuert sich ständig, wobei alle sieben Tage eine vollständige Erneuerung erfolgt. Kratzer auf dieser Schicht heilen im Allgemeinen gut ab.
   • Die Bowman-Schicht trägt dazu bei, das Hornhautepithel und das Stroma miteinander zu verbinden. Diese Schicht kann sich nach einer Beschädigung nicht regenerieren, was möglicherweise zu bleibenden Narben führt, die das Sehvermögen beeinträchtigen können.
   • Das Hornhautstroma macht etwa 90 % der Hornhaut aus und besteht aus Kollagen und Keratozyten.
   • Die Descemet-Membran besteht aus Kollagen und trennt das Hornhautstroma vom Endothel. Diese Schicht wird mit zunehmendem Alter allmählich dicker.
   • Das Hornhautendothel ist die innerste Schicht und hilft beim Transport von Flüssigkeit aus anderen Hornhautschichten. Eine Beschädigung dieser Schicht kann diesen Prozess beeinträchtigen und sich negativ auf das Sehvermögen einer Person auswirken.

2. Erneuerungs- und Heilungsprozess des Hornhautepithels

   Hornhautepithelzellen regenerieren sich innerhalb von 3 bis 10 Tagen durch ständige Erneuerung aus limbalen Stammzellen, die sich am Limbus (Übergangszone zwischen Hornhaut und Sklera) in der Basalzellschicht in pigmentierten Krypten, sogenannten Vogt-Palisaden, befinden.

   Ein Mangel an limbalen Stammzellen (LSCD) ist durch einen Verlust oder eine Beeinträchtigung limbaler Stammzellen gekennzeichnet, die für die Repopulation des Hornhautepithels und die Funktion der limbalen Barriere entscheidend sind.

   Die Ursachen von LSCD können genetisch bedingt sein (PAX6), sekundär zu einer chronischen Entzündung (z. B. schwere allergische Keratokonjunktivitis oder okuläre Rosacea), durch eine Infektion wie herpetische Keratitis erworben oder sekundär zu einer blasenbildenden Erkrankung wie dem Steven-Johnson-Syndrom oder dem Lyell-Syndrom sein. LSCD kann auch durch ein Trauma durch chemische oder thermische Verbrennungen erworben werden. Ätiologien können auch idiopathischer Natur sein.

   Wenn diese Stammzellen verloren gehen, ist das Hornhautepithel nicht in der Lage, sich selbst zu reparieren und zu erneuern. Dies führt zu Epithelabbau, anhaltenden Epitheldefekten, Konjunktivalisierung, Hornhautneovaskularisation, Hornhautnarben und chronischen Entzündungen. Diese Faktoren tragen zu Photophobie, Verlust der Hornhautklarheit, Sehverlust und chronischen Schmerzen bei. Dies macht eine Hornhauttransplantation unmöglich, da sie abgestoßen würde und/oder eine schlechte Heilung zeigen würde.

   Derzeitige Lösungen zur Behandlung dieser Ursache der Hornhautblindheit sind begrenzt. Zu den Techniken gehören autologe Limbustransplantate aus dem kontralateralen Auge des Patienten. Dies kann jedoch ein Risiko darstellen und ist nicht möglich, wenn die Pathologie bilateral ist. Allogene Transplantate bergen ein hohes Abstoßungsrisiko und erfordern eine systemische immunsuppressive Behandlung.

3. Schleimhauttransplantate bei der periorbitalen Rekonstruktion

Die Transplantation der Mundschleimhaut ist eine etablierte chirurgische Technik zur Behandlung von Bindehautdefekten und Narben. Die Mundschleimhaut besitzt ähnliche biologische Eigenschaften wie die Bindehaut und besteht beide aus einer oder mehreren Schichten Epithelzellen, die eine lockere Bindegewebsschicht bedecken. Es kann wiederholt geerntet werden, wobei die Entnahmestelle leicht zugänglich und allgemein verfügbar ist. Die Morbidität an der Entnahmestelle ist gering und die Operation wird von den Patienten im Allgemeinen gut vertragen. Darüber hinaus ist die Operationstechnik relativ einfach, was die Mundschleimhaut zu einem idealen Kandidaten für den Ersatz von Bindehautanomalien macht.

Mundschleimhauttransplantate wurden nicht nur zur Behandlung kontrahierter Augenhöhlen bei anophthalmischen Patienten und zur Rekonstruktion der Augenoberfläche und des Fornix bei Patienten nach einer Tumorresektion verwendet, sondern auch zur Behandlung des refraktiven Pterygiums und bei Patienten mit Pemphigoid oder Augensymblepharon. Es ist auch das am häufigsten verwendete Gewebe zur Behandlung von postoperativen Komplikationen, einschließlich Bindehautdefekten nach Glaukom, Netzhautoperationen, Hornhautschmelzen im Zusammenhang mit Keratoprothesen und der Abdeckung des Dakryozystorhinostomietrakts. Darüber hinaus wurde Mundschleimhaut zur Reparatur hartnäckiger sklerokornealer Schmelzen verwendet, die durch schwere Verätzungen verursacht wurden.

Einige Teams haben vorgeschlagen, Wangenschleimhautzellen zu verwenden und sie in limbale Stammzellen zu transdifferenzieren. Die Mundhöhle ist gut zugänglich und Stammzellen können minimalinvasiv und für den Patienten risikoarm aus der Schleimhaut isoliert werden. Diese Zellen haben ein hohes Differenzierungspotential und exprimieren Marker embryonaler Stammzellen; Tra2-49, Tra2-54, SSEA4, Oct4, Sox2 und Nanog sowie der Neuralleistenmarker Nestin. Studien am Menschen befinden sich jedoch noch im Anfangsstadium und eine Therapie ist bisher noch nicht validiert.

Ziel dieser Proof-of-Concept-Studie ist die Entwicklung eines Protokolls zur Differenzierung von Mundschleimhautzellen in limbale Stammzellen zur Verwendung in einer zukünftigen klinischen Studie mit Patienten.