Gesundheit: Implantate könnten einigen Erblindeten in absehbarer Zeit helfen - Forschungsgruppen in Tübingen und in Bonn

Menschen, die wegen einer Zerstörung der Lichtsinneszellen der Netzhaut erblindet sind, kann möglicherweise schon bald wieder ansatzweise zum Sehen verholfen werden. In Deutschland arbeiten daran derzeit zwei Arbeitsgruppen, die vom Bundesforschungsministerium gefördert werden. Beiden gemeinsam ist, dass sie Prothesen entwickeln, die die Arbeit der funktionsuntüchtigen Netzhautzellen übernehmen sollen, ähnlich wie das bei Schwerhörigkeit schon mit Implantaten in die Hörschnecke versucht wird.

Wenn man das menschliche Auge mit einer Kamera vergleicht, wie es Biologielehrer gerne tun, dann ist die Netzhaut der Film: Dort, in der innersten Schicht des Augapfels, wird das Bild "aufgenommen". Mehr als 100 Millionen Sinneszellen formen das einströmende, durch Hornhaut und Linse gebrochene Licht in elektrische Impulse um. Durch spezielle Zellen der Netzhaut (Retina) werden sie an die "Sehzentrale" in der Großhirnrinde weitergeleitet, wo die visuellen Informationen weiter verarbeitet ("entwickelt" und begutachtet) werden.

Der Film-Vergleich kann auch veranschaulichen, was bei der Retinitis pigmentosa, einer der häufigsten Ursachen für Erblindung, passiert: Dabei führt eine Zerstörung der lichtempfindlichen Zellen der Netzhaut, also der Oberfläche des "Films", zunächst zu Nachtblindheit, Verlust des Kontrast- und Farbsehens, Verschlechterung der Sehschärfe, vor allem aber zur Einengung des Gesichtsfelds, die unter Umständen bis zu dessen gänzlichem Ausfall geht. Arbeiten diese Photorezeptoren nicht, so versiegt der Informationsstrom ins Gehirn.

Spätestens hier hinkt allerdings der Vergleich: Einen Film kann man auswechseln, doch gegen erbliche Netzhauterkrankungen wie die Retinitis pigmentosa gibt es bisher keine Therapie. An der Augenklinik der Universität Tübingen setzt man die Hoffnung jedoch jetzt auf hauchdünne Mikrochips, die in die Netzhaut eingepflanzt werden sollen.

Die Mikrochips bestehen aus Hunderten kleinster Mikrophotodioden, die wie Solarzellen Licht in Strom umwandeln. Auf sie werden zur elektrischen Stimulation biokompatible Elektroden aufgebracht. Die subretinalen Implantate (siehe Abbildung) sollen die Arbeit der ausgefallenen natürlichen Photorezeptoren übernehmen. "Die Chips werden dort implantiert, wo auch der Schaden entstanden ist", sagt der Biologe Hugo Hämmerle, der vom Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut in Reutlingen aus mit den Tübinger Medizinern an der Schnittstelle zwischen Biologie und Technik zusammenarbeitet und das ganze Projekt koordiniert.

Die weiteren Etappen der Verarbeitung der visuellen Eindrücke sollen ohne Hilfe von außen durchlaufen werden. Zuerst ist ein Netzwerk von Nervenzellen in der Netzhaut zuständig, dann werden die Signale über verschiedene Verschaltungen an das Gehirn weitergeleitet. Dass die Elektrostimulation der erkrankten Netzhaut prinzipiell zu visuellen Wahrnehmungen führt, wissen die Forscher aus Versuchen mit blinden Freiwilligen. Diese nahmen begrenzte Lichtpunkte wahr.

Die Verträglichkeit der Implantate ist in zweijährigen Experimenten bereits an den Augen von Kaninchen und Minischweinen getestet worden. Um nicht durch eine Unterbrechung des Austauschs von Sauerstoff und Nährstoffen in der Retina weitere Schädigungen hervorzurufen, sind die Chips mit Mikroporen ausgerüstet. Bei der Operation der Netzhautchips sollen ähnliche Verfahren wie bei Netzhautablösungen zum Einsatz kommen.

Die Tübinger hoffen, nach Abschluss des vom Bundesforschungsministerium noch für drei Jahre geförderten Forschungsprojekts den ersten blinden Patienten das neu entwickelte Implantat einsetzen zu können. Nach der Überzeugung der Augenärzte könnte bei den Patienten nach geglückter Operation zumindest ein grober visueller Eindruck entstehen.

Doch zuvor sind noch einige technische Probleme zu lösen, zum Beispiel die Korrosion des verwendeten Materials. Bei den Tierexperimenten zeigte sich nämlich, dass das Gewebe die Fremdkörper gut verträgt, diese jedoch umgekehrt im Körper weit mehr Schäden davontrugen als in einer Salzlösung im Labor. Außerdem ist man bei dem Tübinger Modell einer möglichst "naturnahen" Sehhilfe darauf angewiesen, dass vom Chip genügend Strom durch das einfallende Licht erzeugt wird. Denn die Stromstärke kann nicht von außen gesteuert werden. "Die nächste Generation von Implantaten, an deren Konzeption wir gegenwärtig arbeiten, wird mit zusätzlich eingekoppelter Stimulationsenergie arbeiten", sagt Hämmerle.

Bei einem anderen Implantattyp, auf den die "Epiret"-Forschergruppe unter Leitung des Bonner Informatikers Rolf Eckmiller setzt, wird dieses Problem umgangen. Denn es kommt schon bei der ersten Etappe des Sehvorgangs ein Hilfsmittel zum Einsatz: Eine Kamera gibt die Bildinformationen an einen Minicomputer weiter. Dieser in eine Brille eingebaute "Encoder" macht sie für die Nervenzellen lesbar, die die Übermittlung ins Gehirn übernehmen sollen. Die Ergebnisse des Rechners gehen drahtlos an ein Implantat, das allerdings im Unterschied zum Modell der Tübinger "epiretinal", auf der Netzhautoberfläche, platziert wird.

Während für die Tübinger Gruppe die Stromstärke ein technisches Problem darstellt, müht man sich bei der "Epiret"-Gruppe eher mit der Fixierung des Stimulators auf der Netzhaut. Mit einer "biologischen Klebung" ist es einem Forscherteam der Universität Münster unter Leitung von Heinrich Gerding jetzt gelungen, das Problem zumindest im Tierversuch zu lösen (wir berichteten). Vom Implantat auf der Innenseite der Netzhaut (siehe Abbildung) sollen elektrische Impulse direkt an den dort abgehenden Sehnerv weitergegeben werden.

Zentraler Bestandteil des Bonner Modells ist also der Neurocomputer, während Hämmerle für das Tübinger Modell in Anspruch nimmt: "Wir nutzen die Intelligenz des Rechners Retina." Schon seit 20 Jahren wird dagegen eine andere, nur vergleichsweise "einfache" elektronische Sehhilfe immer weiter verbessert, die der New Yorker William Dobelle konstruierte. Die Bestandteile: ein tragbarer Computer, eine Minikamera und ein Plättchen mit Platinelektroden, das unter Umgehung der Netzhaut direkt in der "Zentrale" der Großhirnrinde befestigt wird. Dieses Set, das bald auch in Europa auf den Markt kommen soll, macht seinen Träger keineswegs sehend, es erlaubt aber als eine Art "elektronischer Blindenhund" eine grobe Orientierung im Raum.

Hämmerle wertet die Erfahrungen aus den USA als positiv. Dobelle habe damit "eine Bresche geschlagen", durch die langjährigen Erfahrungen seien zwei auch für die deutschen Forscher wichtige Beweise erbracht: Zunächst ist beruhigend, dass das verwendete Material sich auch langfristig für eine friedliche Koexistenz im menschlichen Kopf eignet. Ermutigend ist aber vor allem die Tatsache, dass offensichtlich eine Stimulation von Nervenzellen auch über längere Zeiträume hinweg möglich ist.

Für die Betroffenen ist das der springende Punkt. Christina Fasser von der Schweizer Retinitis-pigmentosa-Vereinigung sagt es deutlich: "Ein zweites Mal langsam erblinden möchte ich auf keinen Fall."

Adelheid Müller-Lissner