Fortschritt in der retinalen Organoidforschung
Gefäßnetzwerke verbessern Überleben und Funktion von Sehnervzellen
Bonn, 13. Januar 2026 – Forschende aus Bonn und Basel haben eine neue Methode entwickelt, um menschliche retinale Organoide – kleine, im Labor gezüchtete Netzhautmodelle – mit künstlichen Blutgefäßstrukturen auszustatten. Diese vaskularisierten Netzhautorganoide, sogenannte vROs, zeigen eine bessere Funktion von Sehnervzellen und bilden erstmals vollständig funktionierende Lichtsignalwege von den Photorezeptoren bis zu den retinalen Ganglienzellen.
Bislang war es in retinalen Organoiden schwierig, die inneren Ganglienzellen langfristig zu erhalten. Die Zellversorgung in den dicht gepackten Organoiden ist begrenzt, wodurch Sauerstoffmangel und Zellsterben auftreten. Das internationale Team um Prof. Volker Busskamp vom Universitätsklinikum Bonn (UKB), von der Universität Bonn und dem Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel hat dieses Problem gelöst, indem es aus menschlichen pluripotenten Stammzellen hergestellte Netzhautorganoide mit endothelialen Zellen kombinierte, die Blutgefäßstrukturen nachbilden. Die Gefäßzellen integrieren sich in die Organoide und bilden lumenartige Netzwerke, die Nährstoffe und Sauerstoff transportieren – eine wichtige Voraussetzung für die Erhaltung empfindlicher retinaler Ganglienzellen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler testeten mehrere Methoden zur Integration der Gefäßzellen und fanden heraus, dass sich vorgezüchtete Endothelzellen am besten in bereits geformten Organoid-Strukturen integrieren. Dadurch bleiben die Entwicklungsprozesse unverändert, gleichzeitig steigt die Zahl überlebender Ganglienzellen deutlich. Analysen zeigen, dass die Zelltypen in den vaskularisierten Netzhautorganoiden normal ausdifferenziert werden, während die Ganglionzellen länger überleben und eine höhere funktionelle Reife erreichen.
Um die Aktivität der Ganglienzellen zu überprüfen, setzten die Forschenden Mikroelektroden und Mikrofluidikgeräte ein, in denen die Axone der Ganglienzellen stabil wachsen können. In diesen vaskularisierten Organoiden sind die Nervenzellen aktiver: Sie senden elektrische Signale häufiger, gleichzeitig und in stärkerer Intensität als die Zellen in nicht vaskularisierten Organoiden. Mittels optogenetischer Methoden konnten die Zellen gezielt per Licht stimuliert werden, was deutlich höhere und zuverlässigere Reaktionen in den vaskularisierten Netzhautorganoiden zeigte. Nach mehrwöchiger Reifung bildeten die Organoide funktionierende Lichtsignalwege: Photorezeptoren reagierten auf Lichtreize, und die Signale wurden korrekt an die Ganglienzellen weitergeleitet, inklusive der typischen ON-, OFF- und ON-OFF-Reaktionsmuster.
„Die Integration von Gefäßzellen hat einen großen Einfluss auf das Überleben und die Funktionsfähigkeit der Ganglienzellen. Dadurch können wir erstmals die vertikale Signalweiterleitung von den Photorezeptoren bis zu den Ganglionzellen in vitro beobachten – ein wichtiger Schritt für die Erforschung menschlicher Netzhautentwicklung und Erkrankungen“, erklärt Prof. Volker Busskamp, Erstautor der Studie und Leiter der Arbeitsgruppe für Degenerative Netzhauterkrankungen am UKB sowie Mitglied im Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Life and Health“ der Universität Bonn.
Darüber hinaus zeigten die vaskularisierten Organoide, dass sie auf Hypoxie reagieren können. Unter Sauerstoffmangel bildeten die künstlichen Gefäße neue Netzwerke aus, ähnlich wie bei bestimmten Netzhauterkrankungen. Dies eröffnet Möglichkeiten für die Modellierung von Krankheiten wie der Frühgeborenen-Retinopathie und für das Testen neuer Therapien.
Die Methode ist einfach anzuwenden und lässt sich auf andere Organoidmodelle übertragen. Mit den vaskularisierten Netzhautorganoiden stehen nun funktionale menschliche Netzhautmodelle im Labor zur Verfügung. Diese Fortschritte bieten neue Perspektiven für die Erforschung retinaler Erkrankungen, die Testung von Medikamenten und zukünftige Therapieansätze.
Förderung: Volkswagen Stiftung, Deutsche Forschungsgemeinschaft, Pro Retina Stiftung, TRA „Life and Health“ der Universität Bonn, Exzellenzcluster ImmunoSensation3, Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
Publikation: Retinal ganglion cell survival and functional maturation in transiently vascularized human retinal organoids; doi.org/10.1016/j.stem.2025.12.013
Wissenschaftlicher Kontakt:
Univ.-Prof. Dr. Volker Busskamp
Augenklinik des Universitätsklinikums Bonn
Transdisziplinäre Forschungsbereich (TRA) „Life and Health“ der Universität Bonn
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Bildmaterial:
Bildunterschrift: Die vaskularisierten Netzhautorganoide (vROs) weisen eine verbesserte Funktion der Sehnervzellen auf und ermöglichen erstmals die vollständige Ausbildung funktionsfähiger Lichtsignalwege – von den Photorezeptoren bis hin zu den retinalen Ganglienzellen.
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Zum Universitätsklinikum Bonn: Als eines der leistungsstärksten Universitätsklinika Deutschlands verbindet das UKB Höchstleistungen in Medizin und Forschung mit exzellenter Lehre. Jährlich werden am UKB über eine halbe Million Patienten ambulant und stationär versorgt. Hier studieren rund 3.500 Menschen Medizin und Zahnmedizin, zudem werden jährlich über 600 Personen in Gesundheitsberufen ausgebildet. Mit rund 9.900 Beschäftigten ist das UKB der drittgrößte Arbeitgeber in der Region Bonn/Rhein-Sieg. In der Focus-Klinikliste belegt das UKB Platz 1 unter den Universitätsklinika in NRW und weist unter den Universitätsklinika bundesweit den zweithöchsten Case-Mix-Index (Fallschweregrad) auf. 2024 konnte das UKB knapp 100 Mio. € an Drittmitteln für Forschung, Entwicklung und Lehre einwerben. Das F.A.Z.-Institut zeichnete das UKB im vierten Jahr in Folge als „Deutschlands Ausbildungs-Champion“ und „Deutschlands begehrtesten Arbeitgeber“ aus. Aktuelle Zahlen finden Sie im Geschäftsbericht unter: geschaeftsbericht.ukbonn.de.
