Humane Cochlea-Haarzellen im Reagenzglas erzeugt

Künstliche Hörzellen könnten bei der Behandlung von Schwerhörigkeit helfen

Jeder 20. Mensch auf der Welt ist schwerhörig. In den Industrienationen scheint sich der Hörverlust unter Erwachsenen beinahe seuchenartig auszubreiten. Schuld daran sind Lärmexposition, schlechte Kopfhörer und zu laute Musik in den Discos. Die Hörfähigkeit kann zwar mit Hilfe von Hörhilfen – z. B. Hörgeräten und Implantaten – meist verbessert werden, doch damit lassen sich die Ursachen für die Schwerhörigkeit nicht gezielt bekämpfen. Nun gelang es Forschern aus der Schweiz, im Labor menschliche Innenohr-Zellen zu erzeugen. An ihnen sollen in Zukunft neue Methoden für die Behandlung der Hörbeeinträchtigung erforscht und getestet werden.

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Schwerhörigkeit ist längst kein unabwendbares Schicksal mehr. Hörhilfen bringen bei erworbenem Hörverlust viel Lebensqualität zurück. Sind die Haarzellen geschädigt, können Hörgeräte zum Einsatz kommen. Ist dagegen der Hörnerv kaputt, kann ein Cochlea-Implantat doch für ein gewisses Rest-Hörvermögen sorgen.

 

Experten schätzen, dass fünf Prozent der Weltbevölkerung schlecht hören, also an Schwerhörigkeit leidet. Die Erkrankung hat weitreichende Folgen – nicht nur für die Betroffenen selbst, sondern auch für die Gesellschaft. Beispielsweise verursacht der erworbene Hörverlust in Europa enorme sozioökonomische Kosten und belastet damit die Gesundheitssysteme. Hörgeräte und Implantate verbessern zwar die Situation der Patienten und helfen das Rest-Hörvermögen zu stabilisieren, jedoch gibt es bis heute keine wirksame Behandlung der Ursachen des Hörverlustes.

Im schweizerischen Bern wird intensiv an den Ursachen für die Schwerhörigkeit geforscht und Therapieansätze entwickelt, die das Übel an der Wurzel packen sollen. Dort vermeldet man nun einen großen Durchbruch. Erstmalig ist es gelungen, humane Haarzellen im Labor zu erschaffen. Dieser Zelltyp ist im Innenohr für die Geräuschrezeption verantwortlich. Damit steht den Wissenschaftlern nun ein Modell zur Verfügung, an dem sie neue Behandlungsmethoden unter sehr realen Bedingungen testen können. Für die Therapie der Schwerhörigkeit ist dies ein Meilenstein.

 

Hören: Komplexer Prozess bis aus Schallwellen ein Geräusch entsteht

Das Hören ist ein komplexer Prozess. Er ist stark abhängig von zwei spezialisierten Sinneszelltypen, die im Innenohr angesiedelt sind. In der Cochlea, der sogenannten Hörschnecke, sitzen einerseits die Haarzellen und andererseits die Spiralganglienzellen. Die Haarzellen dienen als Schallrezeptoren, denn sie reagieren auf die Vibrationen, die von den als Schallwellen eintreffenden Geräuschen verursacht werden. Daraufhin setzen die Haarzellen chemische Botenstoffe frei, auf die wiederum eine Reaktion der Spiralganglienzellen erfolgt. Dieser Zelltyp bildet den Hörnerv, der die eintreffenden Signale an das Gehirn weiterleitet. Erst dort werden die Informationen zu einem Geräusch zusammengeführt. Beide Zelltypen sind in einem komplexen Mosaik angeordnet. Die Organisation ermöglicht es dem Menschen, sowohl verschiedene Lautstärken, also Schallintensitäten, als auch unterschiedliche Frequenzen wahrzunehmen. Die Lokalisation erfolgt dabei mit einer erstaunlichen Geschwindigkeit und Genauigkeit.

 

 

Bereits sehr früh entstehen beim Embryo/Fötus die Haarzellen und die Spiralganglienzellen. Sie werden in der zehnten bis elften Schwangerschaftswoche gebildet. Dann haben sie bereits ihre endgültige Anzahl erreicht. Jeder Mensch besitzt bei seiner Geburt ungefähr 15.000 Haarzellen und geschätzte 30.000 Spiralganglienzellen. Ab diesem Zeitpunkt gibt es nur noch eine Richtung: In puncto Zellzahl geht abwärts, d. h. neue Sinneszellen kommen nicht hinzu.

Muss der Mensch in einer lauten Umgebung leben oder ist er beispielsweise am Arbeitsplatz starkem Lärm ausgesetzt, werden die Sinneszellen geschädigt. Aber auch der Alterungsprozess, Belastung mit Giftstoffen, Krankheiten und zur Bekämpfung von Infektionen eingesetzte Antibiotika können zum Absterben der Sinneszellen führen und damit das Hörvermögen dauerhaft schädigen. Ein Ersatz der wichtigen Zellen ist bislang nicht möglich. Die Hörschädigung ist irreparabel.

 

Mit Stammzellen wollen die Forscher Haarzellen nachbauen und damit kaputte Sinneszellen ersetzen

In ihrem Artikel, den sie im Fachmagazin „Nature Communications“ veröffentlichten, gehen die Schweizer Forscher auch auf ihre jüngste Studie ein. Dort gelang der Nachweis, dass viele Erkenntnisse, die bislang in Tiermodellen erforscht wurden, auch auf die fetale Entwicklung der menschlichen Sinneszellen zutreffen. So gelang es den Wissenschaftlern, eine kleine Population von Vorläuferzellen zu identifizieren, die Stammzell-ähnliche Eigenschaften haben. Aus ihnen entwickelten sich nach einem mehrere Wochen dauernden strukturellen und funktionellen Differenzierungsprozess schließlich die Cochlea-Haarzellen. Im Anschluss gelang es, genau jene Vorläuferzellen aus einer humanen, fetalen Cochlea zu isolieren und im Labor die Bedingungen zu simulieren, sodass sich daraus funktionelle Haarzellen entwickelten.

An diesen künstlichen Haarzellen lassen sich neue Strategien für die Therapie von Hörverlust und damit der Schwerhörigkeit testen. Außerdem hoffen die Wissenschaftler darauf, dass sie einen Bauplan entdeckt haben, der es am Ende ermöglicht, aus anderen Stammzellenquellen wie beispielsweise den induzierten, pluripotenten Stammzellen Cochlea-Haarzellen zu züchten. Als langfristiges Ziel sollen am Ende patienteneigene Hörsinneszellen für die Behandlung der Schwerhörigkeit zur Verfügung stehen, um das Risiko einer Abstoßung vollständig auszuschalten.

 

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