Vitrifikation von kornealem Endothel und seiner Basalmembran

Mit den heute zur Verfügung stehenden Konservierungsmethoden ist eine Lagerung von Spenderhornhäuten von bis zu maximal vier Wochen möglich. Die Gefrierkonservierung stellt als einziges Konservierungsverfahren die unbegrenzte Lagerung von Spenderhornhäuten in Aussicht. Eine Möglichkeit der Gefrierkonservierung ist die Vitrifikation, ein Verfahren bei dem durch einen sehr schnellen Abkühlungsvorgang Gewebe und umgebende Lösungen unter Vermeidung einer Eiskristallbildung in den Glaszustand überführt werden.

Durch die Entwicklung der Descemet Membrane Endothelial Keratoplasty (DMEK) hat sich die Größe des bei einer Hornhaut-Transplantation zu transplantierenden Gewebes stark reduziert. Dadurch ergeben sich nun deutlich bessere Voraussetzungen, ein erfolgreiches Vitrifikationverfahren für humanes Hornhautgewebe zu entwickeln.
Das Ziel unseres Forschungsvorhabens ist es, die Gefrierkonservierung zu einem brauchbaren klinischen Verfahren der Lagerhaltung von menschlichen Spenderhornhäuten zu machen.

In the first step of this study we will determine the concentrations of cryoprotectants tolerated by the corneal tissue (toxicity testing). After that we will determine whether vitrification of the tissue sample can be achieved after an exposure to cryoprotectants according to our results and with a maximally reduced sample size. Vitality and cell density of corneal endothelium after warming serve as parameters for a successful vitrification technique. Our research project aims at establishing a cryopreservation technique for the storage of human corneal transplants suitable for clinical use.

Currently available preservation techniques enable storage of donor corneas for up to four weeks. Cryopreservation is the only technique with prospects of achieving unlimited storage of corneal transplants. One approach of cryopreservation is vitrification, a process using extremely high cooling rates to suppress crystallization and to transform tissue and surrounding solution into an amorphous state. The smaller the tissue sample for preservation is, the easier the high cooling rates required can be achieved. Using higher cooling rates makes it possible to reduce the concentration of toxic cryoprotectants needed to vitrify the sample. The development of "Descemet Membrane Endothelial Keratoplasty (DMEK) has lead to a large reduction in the size of grafts used for corneal transplantation. This has resulted in improved conditions for developing a successful method to vitrify human corneal tissue.