Skip to main content
Erschienen in: Der Ophthalmologe 4/2017

04.04.2017 | Leitthema

Evaluierung neuer Biomaterialien und alternativer Stammzellpopulationen zur Rekonstruktion der Limbusstammzellnische

verfasst von: PD Dr. P. Eberwein, T. Reinhard

Erschienen in: Die Ophthalmologie | Ausgabe 4/2017

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Zusammenfassung

Die Rekonstruktion der Limbusstammzellnische bei Limbusstammzellinsuffizienz ist nach wie vor eine der größten therapeutischen Herausforderungen bei Erkrankungen der Augenoberfläche. Die Ex-vivo-Expansion von Limbusstammzellen bedarf trotz bereits in einigen wenigen Zentren erreichter positiver Erfahrungen noch weiterer Optimierung bezüglich einer optimalen Rekonstruktion der Limbusstammzellnische. Auch alternative Stammzellquellen mit höherem Proliferations- und Differenzierungspotenzial wurden und müssen zukünftig vermehrt evaluiert werden. In die alternativen autologen Stammzellquellen wird insbesondere bei der beidseitigen kompletten Limbusstammzellinsuffizienz große Hoffnung gesetzt, denn nur bei ihrer Verwendung lassen sich immunologische Komplikationen umgehen. Im Bereich des Tissue-Engineering haben sich in den letzten Jahren zahlreiche neue Biomaterialien zur Rekonstruktion der Limbusstammzellnische hervorgetan, die allesamt zum Ziel haben, die Nische bestmöglich hinsichtlich zellulärer, anatomischer und biomechanischer Aspekte zu rekonstruieren. Ziel dieser Übersicht soll es sein, einen Überblick über neue Biomaterialien und Stammzellpopulationen im Kontext der Rekonstruktion der Limbusstammzellnische zu geben.
Literatur
2.
8.
Zurück zum Zitat Brown RA, Wiseman M, Chuo C et al (2005) Ultrarapid engineering of biomimetic materials and tissues: fabrication of nano-and microstructures by plastic compression. Adv Funct Mater 15:1762–1770 CrossRef Brown RA, Wiseman M, Chuo C et al (2005) Ultrarapid engineering of biomimetic materials and tissues: fabrication of nano-and microstructures by plastic compression. Adv Funct Mater 15:1762–1770 CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Chirila TV, Barnard Z, Zainuddin Z, Harkin D (2007) Silk as substratum for cell attachment and proliferation. Mater Sci Forum 561-565:1549–1552 CrossRef Chirila TV, Barnard Z, Zainuddin Z, Harkin D (2007) Silk as substratum for cell attachment and proliferation. Mater Sci Forum 561-565:1549–1552 CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Demura M, Asakura T (1991) Porous membrane of Bombyx mori silk fibroin: structure characterization, physical properties and application to glucose oxidase immobilization. J Memb Sci 59:39–52 CrossRef Demura M, Asakura T (1991) Porous membrane of Bombyx mori silk fibroin: structure characterization, physical properties and application to glucose oxidase immobilization. J Memb Sci 59:39–52 CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Eberwein P, Nohava J, Schlunck G, Swain M (2014) Nanoindentation derived mechanical properties of the corneoscleral rim of the human eye. Key Eng Mater 606:117–120 CrossRef Eberwein P, Nohava J, Schlunck G, Swain M (2014) Nanoindentation derived mechanical properties of the corneoscleral rim of the human eye. Key Eng Mater 606:117–120 CrossRef
23.
26.
Zurück zum Zitat Grueterich M, Espana EM, Tseng SCG (2003) Ex vivo expansion of limbal epithelial stem cells: amniotic membrane serving as a stem cell niche. Surv Ophthalmol 48:631–646 CrossRefPubMed Grueterich M, Espana EM, Tseng SCG (2003) Ex vivo expansion of limbal epithelial stem cells: amniotic membrane serving as a stem cell niche. Surv Ophthalmol 48:631–646 CrossRefPubMed
27.
Zurück zum Zitat Gu S, Xing C, Han J et al (2009) Differentiation of rabbit bone marrow mesenchymal stem cells into corneal epithelial cells in vivo and ex vivo. Mol Vis 15:99–107 PubMedPubMedCentral Gu S, Xing C, Han J et al (2009) Differentiation of rabbit bone marrow mesenchymal stem cells into corneal epithelial cells in vivo and ex vivo. Mol Vis 15:99–107 PubMedPubMedCentral
29.
Zurück zum Zitat Hayashida Y, Nishida K, Yamato M et al (2005) Ocular surface reconstruction using autologous rabbit oral mucosal epithelial sheets fabricated ex vivo on a temperature-responsive culture surface. Invest Ophthalmol Vis Sci 46:1632–1639. doi: 10.​1167/​iovs.​04-0813 CrossRefPubMed Hayashida Y, Nishida K, Yamato M et al (2005) Ocular surface reconstruction using autologous rabbit oral mucosal epithelial sheets fabricated ex vivo on a temperature-responsive culture surface. Invest Ophthalmol Vis Sci 46:1632–1639. doi: 10.​1167/​iovs.​04-0813 CrossRefPubMed
30.
Zurück zum Zitat Higa K, Takeshima N, Moro F, Kawakita T, Kawashima M, Demura M, Shimazaki J, Asakura T, Tsubota K, Shimmura S (2011) Porous silk fibroin film as a transparent carrier for cultivated corneal epithelial sheets. J Biomater Sci Polym Ed 22(17):2261–2276. doi:10.1163/092050610X538218 Higa K, Takeshima N, Moro F, Kawakita T, Kawashima M, Demura M, Shimazaki J, Asakura T, Tsubota K, Shimmura S (2011) Porous silk fibroin film as a transparent carrier for cultivated corneal epithelial sheets. J Biomater Sci Polym Ed 22(17):2261–2276. doi:10.1163/092050610X538218
31.
35.
Zurück zum Zitat Jiang T‑S, Cai L, Ji W‑Y et al (2010) Reconstruction of the corneal epithelium with induced marrow mesenchymal stem cells in rats. Mol Vis 16:1304–1316 PubMedPubMedCentral Jiang T‑S, Cai L, Ji W‑Y et al (2010) Reconstruction of the corneal epithelium with induced marrow mesenchymal stem cells in rats. Mol Vis 16:1304–1316 PubMedPubMedCentral
36.
Zurück zum Zitat Jin H‑J, Fridrikh SV, Rutledge GC, Kaplan DL (2002) Electrospinning Bombyx mori silk with poly(ethylene oxide). Biomacromolecules 3:1233–1239 CrossRefPubMed Jin H‑J, Fridrikh SV, Rutledge GC, Kaplan DL (2002) Electrospinning Bombyx mori silk with poly(ethylene oxide). Biomacromolecules 3:1233–1239 CrossRefPubMed
52.
Zurück zum Zitat Mi S, Chen B, Wright B, Connon CJ (2010) Plastic compression of a collagen gel forms a much improved scaffold for ocular surface tissue engineering over conventional collagen gels. J Biomed Mater Res A 95:447–453. doi: 10.​1002/​jbm.​a.​32861 CrossRefPubMed Mi S, Chen B, Wright B, Connon CJ (2010) Plastic compression of a collagen gel forms a much improved scaffold for ocular surface tissue engineering over conventional collagen gels. J Biomed Mater Res A 95:447–453. doi: 10.​1002/​jbm.​a.​32861 CrossRefPubMed
55.
56.
57.
61.
Zurück zum Zitat Schulz S, Beck D, Laird D et al (2014) Natural corneal cell-based microenvironment as prerequisite for balanced 3D corneal epithelial morphogenesis: a promising animal experiment-abandoning tool in ophthalmology. Tissue Eng Part C Methods 20:297–307. doi: 10.​1089/​ten.​TEC.​2013.​0195 CrossRefPubMed Schulz S, Beck D, Laird D et al (2014) Natural corneal cell-based microenvironment as prerequisite for balanced 3D corneal epithelial morphogenesis: a promising animal experiment-abandoning tool in ophthalmology. Tissue Eng Part C Methods 20:297–307. doi: 10.​1089/​ten.​TEC.​2013.​0195 CrossRefPubMed
62.
Zurück zum Zitat Sharma S, Gupta D, Mohanty S et al (2014) Surface-modified electrospun poly(epsilon-caprolactone) scaffold with improved optical transparency and bioactivity for damaged ocular surface reconstruction. Invest Ophthalmol Vis Sci 55:899–907. doi: 10.​1167/​iovs.​13-12727 CrossRefPubMed Sharma S, Gupta D, Mohanty S et al (2014) Surface-modified electrospun poly(epsilon-caprolactone) scaffold with improved optical transparency and bioactivity for damaged ocular surface reconstruction. Invest Ophthalmol Vis Sci 55:899–907. doi: 10.​1167/​iovs.​13-12727 CrossRefPubMed
64.
Zurück zum Zitat Shortt AJ, Secker GA, Munro PM et al (2007) Characterization of the limbal epithelial stem cell niche: novel imaging techniques permit in vivo observation and targeted biopsy of limbal epithelial stem cells. Stem Cells 25:1402–1409. doi: 10.​1634/​stemcells.​2006-0580 CrossRefPubMed Shortt AJ, Secker GA, Munro PM et al (2007) Characterization of the limbal epithelial stem cell niche: novel imaging techniques permit in vivo observation and targeted biopsy of limbal epithelial stem cells. Stem Cells 25:1402–1409. doi: 10.​1634/​stemcells.​2006-0580 CrossRefPubMed
70.
Zurück zum Zitat Tseng SCG, Meller D, Anderson DF et al (2002) Ex vivo preservation and expansion of human limbal epithelial stem cells on amniotic membrane for treating corneal diseases with total limbal stem cell deficiency. Adv Exp Med Biol 506:1323–1334 CrossRefPubMed Tseng SCG, Meller D, Anderson DF et al (2002) Ex vivo preservation and expansion of human limbal epithelial stem cells on amniotic membrane for treating corneal diseases with total limbal stem cell deficiency. Adv Exp Med Biol 506:1323–1334 CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Evaluierung neuer Biomaterialien und alternativer Stammzellpopulationen zur Rekonstruktion der Limbusstammzellnische
verfasst von
PD Dr. P. Eberwein
T. Reinhard
Publikationsdatum
04.04.2017
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Die Ophthalmologie / Ausgabe 4/2017
Print ISSN: 2731-720X
Elektronische ISSN: 2731-7218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00347-017-0463-5

Weitere Artikel der Ausgabe 4/2017

Der Ophthalmologe 4/2017 Zur Ausgabe

Mitteilungen der DOG

Mitteilungen der DOG

Neu im Fachgebiet Augenheilkunde