PRIMA Implantat: Sehkraft bei geografischer Atrophie
Ein 2 × 2 mm großer Chip ermöglicht Menschen mit fast erloschener Sehfähigkeit wieder das Lesen. Über fünf Millionen Menschen weltweit leben mit geografischer Atrophie, einer späten Form der trockenen altersabhängigen Makuladegeneration (AMD), die zentrale Gesichtsfeldbereiche dauerhaft zerstören kann. Ein internationales Team um Stanford Medicine hat mit dem PRIMA-Implantat für Blinde gezeigt, dass sich dieses verlorene zentrale Sehen teilweise zurückholen lässt.
Quelle: Eigene Darstellung
Einleitung
Geografische Atrophie (GA) ist eine späte Form der trockenen AMD, bei der klar begrenzte Areale der Netzhaut im Bereich der Makula zugrunde gehen. Dies führt zu einem irreversiblen Ausfall zentraler Sehbereiche. Schätzungen zufolge sind weltweit rund fünf Millionen Menschen betroffen. GA macht etwa 20 % der Fälle gesetzlicher Blindheit durch AMD aus. Typisch ist, dass Patient:innen zwar noch unscharfe periphere Wahrnehmung haben, aber in der Mitte des Blickfelds „Löcher“ oder graue Flecken sehen. Dies erschwert Lesen, Gesichtserkennung und präzise Handlungen massiv.
Pathophysiologisch sterben bei GA zunächst die lichtempfindlichen Photorezeptoren (Stäbchen und Zapfen) im Zentrum der Netzhaut ab. Ein großer Teil der nachgeschalteten Nervenzellen – insbesondere Bipolar- und Ganglienzellen – bleibt zunächst erhalten. Genau hier setzt PRIMA an: Es ersetzt nicht den gesamten Sehapparat, sondern nur die defekten Photorezeptoren und nutzt die verbleibende neuronale Verschaltung, um Signale weiterhin über den Sehnerv ins Gehirn zu leiten.
Funktionsweise des PRIMA-Implantats
PRIMA ist ein subretinal eingesetztes, photovoltaisches Mikroimplantat, das den Bereich der zerstörten Photorezeptoren im Zentrum der Makula ersetzt. Der Chip ist nur 2 × 2 mm groß, besteht aus 378 einzeln ansteuerbaren Pixeln und ist dünner als ein menschliches Haar – andere Beschreibungen sprechen von etwa einem Drittel der Haardicke. Jedes Pixel arbeitet wie ein winziges Solarpanel: Trifft unsichtbares nahinfrarotes Licht auf die Oberfläche, erzeugt es einen elektrischen Strom, der einen kleinen Elektrodenkontakt stimuliert und damit die darunterliegenden Bipolarzellen der Netzhaut aktiviert.
Zum System gehört eine spezielle Brille mit Frontkamera und einem Projektionsmodul. Dieses übersetzt die aufgenommenen Bilder in ein Muster aus nahinfrarotem Licht und projiziert dieses präzise auf das Implantat im Auge. Ein taschengroßer Prozessor erlaubt es, Kontrast, Helligkeit und Zoom (bis etwa 12-fach) anzupassen, sodass Text oder Schilder vergrößert und besser erkennbar werden.
Das Licht wird im nahinfraroten Bereich um etwa 880 nm projiziert. Dieser Bereich ist für intakte Photorezeptoren unsichtbar. Dadurch bleibt die noch vorhandene periphere Netzhaut ungestört, und Patient:innen können gleichzeitig ihre natürliche Restperipherie und das künstlich erzeugte zentrale Bild nutzen.
Quelle: auge-online.de
Ein subretinales PRIMA-Implantat, sichtbar im Augenhintergrund, nach erfolgreicher Implantation zur Wiederherstellung des Sehvermögens.
Klinische Studienergebnisse
Die aktuell veröffentlichte Studie beruht auf dem sogenannten PRIMAvera-Programm, einer multizentrischen Untersuchung mit 38 Patient:innen mit geografischer Atrophie in 17 Kliniken in Europa. Alle Teilnehmenden waren über 60 Jahre alt und hatten eine Sehschärfe schlechter als 20/320 im Studienauge, also weit unterhalb der Schwelle für selbstständiges Lesen.
Vom ursprünglichen Kollektiv konnten 32 Personen die einjährige Nachbeobachtung abschließen; 27 von ihnen waren danach wieder in der Lage zu lesen – das entspricht rund 84 %. 26 dieser 32 zeigten eine klinisch relevante Verbesserung der Sehschärfe, definiert als mindestens zwei zusätzliche Zeilen auf einer standardisierten Sehprobentafel. Im Mittel verbesserten sich die Patient:innen um fünf Zeilen, eine Person gewann sogar zwölf Zeilen hinzu – Werte, die auch in einem zusammenfassenden Fachbericht mit durchschnittlich 23 gewonnenen ETDRS-Buchstaben (4,6 Zeilen) und einem Maximum von 59 Buchstaben (11,8 Zeilen) bestätigt werden.
Entscheidend ist, dass diese Verbesserungen nicht nur im Messraum auftraten: Die Patient:innen nutzten das System im Alltag, um Bücher, Lebensmitteletiketten und U-Bahn-Schilder zu lesen, unterstützt durch Zoom-Funktion und Kontrastanpassung der Brille. Eine Patientin beschreibt, dass sie vor der Implantation nur zwei „schwarze Scheiben“ im Zentrum gesehen habe und erst mit dem Chip und intensivem Training wieder einzelne Buchstaben und schließlich ganze Seiten erfassen konnte.
Quelle: smartup-news.de
Simulation der Sehwahrnehmung: Links die eingeschränkte Sicht bei Makuladegeneration, rechts die verbesserte Wahrnehmung von Formen und Buchstaben durch das PRIMA-Implantat.
Implantation und Risiken
Das PRIMA-Implantat wird in einer etwa zweistündigen Operation unter oder in Vollnarkose implantiert, typischerweise im Rahmen einer Pars-plana-Vitrektomie, bei der zunächst der Glaskörper entfernt wird. Die Netzhaut wird lokal vorsichtig abgehoben, der Chip unter die Makula geschoben und die Netzhaut anschließend wieder darübergelegt, sodass das Implantat im Bereich der zentralen Atrophie zu liegen kommt.
Wie bei jeder Netzhautoperation sind Komplikationen möglich: In der PRIMAvera-Studie wurden bei 19 von 38 Patient:innen insgesamt 26 schwerwiegende unerwünschte Ereignisse beobachtet, unter anderem Netzhautrisse, erhöhter Augeninnendruck und subretinale Blutungen. Nahezu alle dieser Komplikationen traten in den ersten zwei Monaten nach der Operation auf und besserten sich laut Berichten weitgehend wieder, lebensbedrohliche Ereignisse wurden nicht beschrieben.
Nach dem Eingriff beginnt ein mehrmonatiger Trainingsprozess: Die Patient:innen müssen lernen, die elektrischen Signale des Implantats als Formen und Buchstaben zu interpretieren – vergleichbar mit der Neuroanpassung bei Cochlea-Implantaten im Hörbereich. Sehschärfe und Lesefähigkeit nahmen im Verlauf der ersten 6 bis 12 Monate weiter zu, je länger und konsequenter die Betroffenen mit System und Rehabilitation arbeiteten.
Zukünftige Entwicklungen
Die heute implantierte PRIMA-Generation liefert ein Schwarz-Weiß-Bild ohne Graustufen – ausreichend für große Buchstaben und klare Konturen, aber weit entfernt von natürlichem Sehen. Das Forschungsteam arbeitet an Software-Updates, die echte Graustufen ermöglichen sollen, was insbesondere für Gesichtserkennung und komplexere Szenen entscheidend ist.
Technisch liegt die größte Limitierung derzeit in der Pixelzahl: Der aktuelle Chip bietet 378 Pixel mit einer Kantenlänge von etwa 100 µm, was die erreichbare Sehschärfe auf grobe Strukturen begrenzt. In vorklinischen Versuchen wurde bereits ein Chip mit rund 10 000 Pixeln und deutlich kleineren Pixelgrößen von etwa 20 µm getestet, der perspektivisch Sehschärfen im Bereich von etwa 20/80 ermöglichen könnte – in Kombination mit digitalem Zoom möglicherweise sogar in Richtung 20/20 für bestimmte Aufgaben.
Langfristig diskutieren die Forschenden Szenarien, in denen Patient:innen mit solcher Auflösung nicht nur lesen, sondern etwa auch wieder sicher Straßenverkehrsschilder erkennen oder am Computer arbeiten können; ob das bis hin zum Autofahren reicht, hängt von regulatorischen Vorgaben und der real erzielten Sehschärfe ab. Schon jetzt expandiert das Entwicklungsprogramm über GA hinaus – PRIMA wird künftig auch für andere Erkrankungen wie Retinitis pigmentosa oder Stargardt-Erkrankung geprüft, bei denen Photorezeptoren früh ausfallen, aber die inneren Netzhautschichten teilweise erhalten bleiben.
Quelle: user-added
Ein Werbebild für Keystone Prima, das zwei zahnmedizinische Implantate und deutschen Text zeigt.
Fazit
Für Menschen mit geografischer Atrophie gab es lange nur Therapien, die den Verlauf minimal bremsen, aber kein verlorenes Sehen zurückbringen konnten. Mit dem PRIMA-Implantat für Blinde liegt nun erstmals ein System vor, das zentral praktisch erblindeten Patient:innen funktionale Sehfähigkeiten wie Lesen und Erkennen von Formen zurückgeben kann – in einer größeren Patientengruppe und mit klar messbaren Zugewinnen auf der Sehtafel.
Die Technologie ist weit davon entfernt, „perfektes“ Sehen zu liefern: Die Bilder sind niedrig aufgelöst, schwarz-weiß, das System erfordert eine Operation mit relevanten Risiken und monatelanges Training, und nicht alle Patient:innen profitieren gleichermaßen. Aber im Vergleich zu früheren retinalen Prothesen, die meist nur einfache Lichtwahrnehmung ermöglichten, markiert PRIMA einen Sprung hin zu echter Formwahrnehmung – und damit zu Fähigkeiten, die den Alltag und die Selbstständigkeit konkret verändern.
Wenn die nächsten Chip-Generationen mit mehr Pixeln, Graustufen und besser integrierter Brillentechnologie tatsächlich das halten, was erste Tier- und Humanstudien versprechen, könnte aus einem „Ich kann wieder die großen Buchstaben lesen“ ein „Ich sehe alles wieder klar genug für meinen Alltag“ werden.