Im Jahr 1905 führte Eduard Zirm in dem, was heute die Tschechische Republik ist, die erste Hornhauttransplantation (Keratoplastik) durch, wodurch einem durch eine Hornhautverletzung erblindeten Patienten das Sehvermögen zurückgegeben wurde. Heute bereiten Augenbanken auf der ganzen Welt gespendete Hornhäute auf, lagern sie und verteilen sie an Krankenhäuser, sodass jährlich Tausende von sehrehabilitierenden Keratoplastiken durchgeführt werden können. Im Juni 2012 beobachtet JoVE zwei Forschungsgruppen, eine aus Italien und die andere aus Michigan, die zwei unterschiedliche Methoden zur Vorbereitung von Hornhauttransplantaten vor der Transplantation demonstrieren.
Unsere Autoren aus Italien zeigen uns ihre Technik zur Entfernung der Hornhaut aus dem Augapfel, bei der dieser zunächst in eine Reihe von sterilisierenden Lösungen getaucht wird, um ihn für die sterile Handhabung vorzubereiten, anschließend wird ein Schnitt an der skleralen Oberfläche angelegt und schließlich der korneosklerale Rand vom Augapfel gelöst. Nachdem die Hornhaut entfernt wurde, wird die Dichte und Vitalität der endothelialen Zellen überprüft, und das Gewebe wird für die Langzeitlagerung vorbereitet, wobei das Kulturmedium in Hochdurchsatzweise regelmäßig zusammen mit anderen am Augenbank abgegebenen Transplantaten getestet wird.
Bei Hornhauttransplantationen werden Volltransplantate in einem Verfahren namens penetrierende Keratoplastik verwendet; JoVE berichtet jedoch, dass bei manchen erkrankten Hornhäuten ausschließlich die endotheliale Schicht betroffen ist. Unsere Autoren von der University of Michigan & Midwest Eye Bank demonstrieren eine weitere Aufbereitung von Spenderhornhäuten mittels automatisierter endothelialer Keratoplastik mit Descemet-Membran-Abtrag (DSAEK), einem Verfahren, bei dem ausschließlich die endotheliale Hornhautschicht transplantiert wird. Dieses vergleichsweise neue Verfahren wird durch den Einsatz eines Mikrokeratoms ermöglicht, einem Gerät, das präzise durch die Hornhaut schneiden kann, sodass die endotheliale Schicht zur Transplantation abgetrennt werden kann. Die Gleichmäßigkeit und Qualität des Spendergewebes wird mithilfe von Spaltlampe und Spiegelungsmikroskopie überprüft, und das Transplantat wird für die Hornhauttransplantation gelagert.
Zusammen haben zwei Autorengruppen von verschiedenen Kontinenten die Schritte zur Entfernung der gesamten Hornhaut aus dem Auge und zur Isolierung der hinteren Schicht für die endotheliale Keratoplastik dokumentiert – ein Verfahren, das das Risiko einer Infektion oder Abstoßung des Transplantats verringert und die Sehfähigkeit des Patienten verbessert.
In JoVE Neuroscience führt ein multidisziplinäres Team aus Klinikern und Wissenschaftlern neue Forschungsanwendungen der Elektrokortikographie (ECoG) ein. Die ECoG ist ein invasives Verfahren, das Streifen- und Gitterelektroden verwendet, die direkt auf dem Gehirn platziert werden, um Anfallsfokusse bei Epilepsiepatienten zu lokalisieren. Dieses Verfahren kann auch dazu genutzt werden, kortikale Regionen abzubilden, die während einer resektiven Operation geschont werden müssen. Die kortikale Abbildung erfolgt, indem überwacht wird, ob die Stimulation einer bestimmten Elektrode zu einer Störung von Bewegung oder Sprache führt. Patienten unterziehen sich typischerweise etwa eine Woche lang einer intrakraniellen Überwachung zur Lokalisation der Anfallsfokusse, und diese Dauer bietet Forschern ein einzigartiges Zeitfenster, um das menschliche Gehirn in Aktion mittels ECoG zu untersuchen, das bessere Signal-Rausch-Verhältnisse und eine geringere Anfälligkeit für Aufzeichnungsartefakte aufweist als die nichtinvasive Elektroenzephalographie (EEG).
Nach der Bestimmung der Grundaktivität in Ruhephasen nehmen unsere Autoren die Gehirnaktivität im Bereich der hohen Gamma-Frequenzen während einfacher kognitiver oder motorischer Aufgaben auf. Anschließend demonstrieren diese Forscher, wie das SIGFRIED-Softwaresystem zur schnellen, Echtzeit-funktionalen Abbildung basierend auf ECoG-Signalen verwendet wird, die weiter analysiert werden, um Informationen über die mit bestimmten Aufgaben assoziierten Hirnregionen bereitzustellen.
In der Bioengineering trifft JoVE auf ein Team von Wissenschaftlern, die zeigen, dass die Mikrovaskulatur annähernd auf einem Chip nachgebildet werden kann. Dieser „Chip“ ist tatsächlich ein Gerät mit mikrofluidischen Kanälen, die mit endothelialen Zellen beschichtet sind. Mittels SU-8-Photolithographie wird das Kanalmuster in eine Siliziumwaferplatte geätzt, die als Form für PDMS dient. Nach der Herstellung des Geräts wird es mit endothelialen Zellen besiedelt, die in den Kanälen kultiviert werden. Aufgrund der Transparenz von PDMS können die Zellen mittels Mikroskopie abgebildet werden. Dieses in vitro-Modell der Mikrovaskulatur bietet eine kontrollierte Mikroumgebung, die zur Untersuchung normaler hämodynamischer Prozesse sowie bei hämatologischen Erkrankungen genutzt werden kann. Diese kurze Zusammenfassung gibt nur einen kleinen Einblick in einige der Inhalte von JoVE für den Monat Juni. Weitere Untersuchungen könnten zu Methoden führen wie der in situ-Hybridisierung von Gewebe und Embryonen erwachsener Mücken, der Visualisierung der Mitose bei Drosophila oder der Differenzierung embryonaler Stammzellen in motorische Neuronen. Bleiben Sie dran.