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Erschienen in: Der Ophthalmologe 3/2018

02.01.2018 | Erkrankungen der Hornhaut | Leitthema

Neuartige Konzepte zur Behandlung des Hornhautendothels mittels Nanopartikel

verfasst von: Prof. Dr. Dr. Thomas A. Fuchsluger, FEBO

Erschienen in: Die Ophthalmologie | Ausgabe 3/2018

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Zusammenfassung

Hintergrund

Die Anzahl der in Deutschland durchgeführten Hornhauttransplantationen stieg in den letzten Jahren stetig an. Ursächlich ist u. a. ein früherer Operationszeitpunkt, v. a. aufgrund der Entwicklung von schonenderen Verfahren für hintere lamelläre Hornhauttransplantationen. Zur ursächlichen und etablierten Therapie von durch Endothelpathologien verursachten Hornhauterkrankungen stehen derzeit lediglich perforierende oder lamelläre Hornhauttransplantationen zur Verfügung.

Ziel der Arbeit

Diese Arbeit legt verschiedene translationale Strategien zur Modifikation des Hornhautendothels unter Verwendung von Nanopartikeln dar.

Ergebnisse

Nanopartikelbasierte Strategien zur Optimierung des Hornhautendothels erstrecken sich auf folgende Anwendungsgebiete: 1. während der Kultivierung von Spenderhornhäuten in Kulturmedium, 2. im Rahmen von Injektionen von einzelnen von Spenderhornhäuten gewonnenen Endothelzellen, 3. zur Behandlung von patienteneigenen Endothelzellen zur Vermeidung von Transplantationen.

Schlussfolgerungen

Es bestehen diverse translationale Ansätze zur Verbesserung oder Vermeidung von Hornhauttransplantationen. In der kommenden Dekade wird mit etablierten Alternativen zur Hornhauttransplantation zu rechnen sein.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Bi YL, Wu MF, Lu LX, Zhou Q, Du F, Sun XT, Tang SF, Xu GT (2013) Functions of corneal endothelial cells do not change after uptake of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Mol Med Rep 7(6):1767–1772CrossRefPubMed Bi YL, Wu MF, Lu LX, Zhou Q, Du F, Sun XT, Tang SF, Xu GT (2013) Functions of corneal endothelial cells do not change after uptake of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Mol Med Rep 7(6):1767–1772CrossRefPubMed
2.
Zurück zum Zitat Cornell LE, Wehmeyer JL, Johnson AJ, Desilva MN, Zamora DO (2016) Magnetic nanoparticles as a potential vehicle for corneal endothelium repair. Mil Med 181(5 Suppl):232–239CrossRefPubMed Cornell LE, Wehmeyer JL, Johnson AJ, Desilva MN, Zamora DO (2016) Magnetic nanoparticles as a potential vehicle for corneal endothelium repair. Mil Med 181(5 Suppl):232–239CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Cursiefen C, Kruse FE (2010) DMEK: descemet membrane endothelial keratoplasty. Ophthalmologe 107:370–376CrossRefPubMed Cursiefen C, Kruse FE (2010) DMEK: descemet membrane endothelial keratoplasty. Ophthalmologe 107:370–376CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Czugala M, Mykhaylyk O, Böhler P et al (2016) Efficient and safe gene delivery to human corneal endothelium using magnetic nanoparticles. Nanomedicine 11:1787–1800CrossRefPubMed Czugala M, Mykhaylyk O, Böhler P et al (2016) Efficient and safe gene delivery to human corneal endothelium using magnetic nanoparticles. Nanomedicine 11:1787–1800CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft (2016) Jahresbericht 2016 der Sektion Kornea Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft (2016) Jahresbericht 2016 der Sektion Kornea
6.
Zurück zum Zitat Doukas AG, McAuliffe DJ, Flotte TJ (1993) Biological effects of laser-induced shock waves: structural and functional cell damage in vitro. Ultrasound Med Biol 19(2):137–416CrossRefPubMed Doukas AG, McAuliffe DJ, Flotte TJ (1993) Biological effects of laser-induced shock waves: structural and functional cell damage in vitro. Ultrasound Med Biol 19(2):137–416CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Fuchsluger T, Lisch W, Geerling G et al (2015) Cornea: endothelial dystrophies and degenerations. Klin Monbl Augenheilkd 232:85–96PubMed Fuchsluger T, Lisch W, Geerling G et al (2015) Cornea: endothelial dystrophies and degenerations. Klin Monbl Augenheilkd 232:85–96PubMed
8.
Zurück zum Zitat Fuchsluger TA, Jurkunas U, Kazlauskas A et al (2011) Anti-apoptotic gene therapy prolongs survival of corneal endothelial cells during storage. Gene Ther 18:778–787CrossRefPubMedPubMedCentral Fuchsluger TA, Jurkunas U, Kazlauskas A et al (2011) Anti-apoptotic gene therapy prolongs survival of corneal endothelial cells during storage. Gene Ther 18:778–787CrossRefPubMedPubMedCentral
9.
Zurück zum Zitat Fuchsluger TA, Jurkunas U, Kazlauskas A et al (2011) Corneal endothelial cells are protected from apoptosis by gene therapy. Hum Gene Ther 22:549–558CrossRefPubMed Fuchsluger TA, Jurkunas U, Kazlauskas A et al (2011) Corneal endothelial cells are protected from apoptosis by gene therapy. Hum Gene Ther 22:549–558CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Gipson IK (2013) Age-related changes and diseases of the ocular surface and cornea. Invest Ophthalmol Vis Sci 54(14):ORSF48–ORSF53CrossRefPubMed Gipson IK (2013) Age-related changes and diseases of the ocular surface and cornea. Invest Ophthalmol Vis Sci 54(14):ORSF48–ORSF53CrossRefPubMed
11.
Zurück zum Zitat Hamuro J, Toda M, Asada K, Hiraga A, Schlötzer-Schrehardt U, Montoya M, Sotozono C, Ueno M, Kinoshita S (2016) Cell homogeneity indispensable for regenerative medicine by cultured human corneal endothelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 57(11):4749–4761CrossRefPubMed Hamuro J, Toda M, Asada K, Hiraga A, Schlötzer-Schrehardt U, Montoya M, Sotozono C, Ueno M, Kinoshita S (2016) Cell homogeneity indispensable for regenerative medicine by cultured human corneal endothelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 57(11):4749–4761CrossRefPubMed
12.
Zurück zum Zitat Hu J, Kovtun A, Tomaszewski A, Singer BB, Seitz B, Epple M, Steuhl KP, Ergün S, Fuchsluger TA (2012) A new tool for the transfection of corneal endothelial cells: calcium phosphate nanoparticles. Acta Biomater 8(3):1156–1163CrossRefPubMed Hu J, Kovtun A, Tomaszewski A, Singer BB, Seitz B, Epple M, Steuhl KP, Ergün S, Fuchsluger TA (2012) A new tool for the transfection of corneal endothelial cells: calcium phosphate nanoparticles. Acta Biomater 8(3):1156–1163CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Jumelle C, Mauclair C, Houzet J, Bernard A, He Z, Forest F, Peoc’h M, Acquart S, Gain P, Thuret G (2015) Delivery of molecules into human corneal endothelial cells by carbon nanoparticles activated by femtosecond laser. PLoS ONE 10(7):e132023–2CrossRefPubMedPubMedCentral Jumelle C, Mauclair C, Houzet J, Bernard A, He Z, Forest F, Peoc’h M, Acquart S, Gain P, Thuret G (2015) Delivery of molecules into human corneal endothelial cells by carbon nanoparticles activated by femtosecond laser. PLoS ONE 10(7):e132023–2CrossRefPubMedPubMedCentral
14.
Zurück zum Zitat Jumelle C, Mauclair C, Houzet J, Bernard A, He Z, Forest F, Perrache C, Gain P, Thuret G (2016) Delivery of macromolecules into the endothelium of whole ex vivo human cornea by femtosecond laser-activated carbon nanoparticles. Br J Ophthalmol 100(8):1151–1156CrossRefPubMed Jumelle C, Mauclair C, Houzet J, Bernard A, He Z, Forest F, Perrache C, Gain P, Thuret G (2016) Delivery of macromolecules into the endothelium of whole ex vivo human cornea by femtosecond laser-activated carbon nanoparticles. Br J Ophthalmol 100(8):1151–1156CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Li S, Kim E, Bonanno JA (2016) Fluid transport by the cornea endothelium is dependent on buffering lactic acid efflux. Am J Physiol, Cell Physiol 311(1):C116–C126CrossRefPubMedPubMedCentral Li S, Kim E, Bonanno JA (2016) Fluid transport by the cornea endothelium is dependent on buffering lactic acid efflux. Am J Physiol, Cell Physiol 311(1):C116–C126CrossRefPubMedPubMedCentral
16.
Zurück zum Zitat Millar JC (2014) Toward an improved understanding of the physiology of aqueous humor flow. Invest Ophthalmol Vis Sci 55(1):404–421CrossRefPubMed Millar JC (2014) Toward an improved understanding of the physiology of aqueous humor flow. Invest Ophthalmol Vis Sci 55(1):404–421CrossRefPubMed
17.
Zurück zum Zitat Moysidis SN, Alvarez-Delfin K, Peschansky VJ, Salero E, Weisman AD, Bartakova A, Raffa GA, Merkhofer RM Jr, Kador KE, Kunzevitzky NJ, Goldberg JL (2015) Magnetic field-guided cell delivery with nanoparticle-loaded human corneal endothelial cells. Nanomedicine 11(3):499–509CrossRefPubMedPubMedCentral Moysidis SN, Alvarez-Delfin K, Peschansky VJ, Salero E, Weisman AD, Bartakova A, Raffa GA, Merkhofer RM Jr, Kador KE, Kunzevitzky NJ, Goldberg JL (2015) Magnetic field-guided cell delivery with nanoparticle-loaded human corneal endothelial cells. Nanomedicine 11(3):499–509CrossRefPubMedPubMedCentral
18.
Zurück zum Zitat Nielsen E, Ivarsen A, Erlandsen M, Hjortdal J (2016) Evaluation of endothelial pump function in Fuchs endothelial dystrophy before and after endothelial keratoplasty. Cornea 35(6):878–883CrossRefPubMed Nielsen E, Ivarsen A, Erlandsen M, Hjortdal J (2016) Evaluation of endothelial pump function in Fuchs endothelial dystrophy before and after endothelial keratoplasty. Cornea 35(6):878–883CrossRefPubMed
19.
Zurück zum Zitat Parker DG, Coster DJ, Brereton HM, Hart PH, Koldej R, Anson DS, Williams KA (2010) Lentivirus-mediated gene transfer of interleukin 10 to the ovine and human cornea. J Clin Exp Ophthalmol 38(4):405–413CrossRef Parker DG, Coster DJ, Brereton HM, Hart PH, Koldej R, Anson DS, Williams KA (2010) Lentivirus-mediated gene transfer of interleukin 10 to the ovine and human cornea. J Clin Exp Ophthalmol 38(4):405–413CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Shao C, Chen J, Chen P, Zhu M, Yao Q, Gu P, Fu Y, Fan X (2015) Targeted transplantation of human umbilical cord blood endothelial progenitor cells with immunomagnetic nanoparticles to repair corneal endothelium defect. Stem Cells Dev 24(6):756–767CrossRefPubMed Shao C, Chen J, Chen P, Zhu M, Yao Q, Gu P, Fu Y, Fan X (2015) Targeted transplantation of human umbilical cord blood endothelial progenitor cells with immunomagnetic nanoparticles to repair corneal endothelium defect. Stem Cells Dev 24(6):756–767CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Shimazaki J, Ishii N, Shinzawa M, Yamaguchi T, Shimazaki-Den S, Satake Y (2015) How much progress has been made in corneal transplantation? Cornea 34(Suppl 11):S105–S111CrossRefPubMed Shimazaki J, Ishii N, Shinzawa M, Yamaguchi T, Shimazaki-Den S, Satake Y (2015) How much progress has been made in corneal transplantation? Cornea 34(Suppl 11):S105–S111CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Neuartige Konzepte zur Behandlung des Hornhautendothels mittels Nanopartikel
verfasst von
Prof. Dr. Dr. Thomas A. Fuchsluger, FEBO
Publikationsdatum
02.01.2018
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Die Ophthalmologie / Ausgabe 3/2018
Print ISSN: 2731-720X
Elektronische ISSN: 2731-7218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00347-017-0640-6

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