NIR-Licht durch die Pupille vernetzt die Sklera bei Meerschweinchen ohne Operation

Progressive Myopie ist eine sich verschlimmernde globale Gesundheitskrise, die mit skleraler Ausdünnung und biomechanischer Schwächung zusammenhängt. Aktuelle Interventionen – Brillengläser, Atropin, posteriore Skleralverstärkung – verlangsamen den zugrundeliegenden Kollagenmatrixabbau, können ihn jedoch nicht umkehren. Sklerales Crosslinking hat sich als vielversprechende Strategie herausgestellt, um diese Schwäche direkt zu beheben; bestehende lichtaktivierte Methoden erfordern jedoch invasive Chirurgie, um die Sklera mit UVA-Licht zu erreichen, und chemische Vernetzungsmittel verfügen über keine räumliche Spezifität und bergen Risiken der Retinatoxizität und Entzündung.

Diese Studie untersuchte WST11, einen von Bakteriochlorophyll abgeleiteten Photosensibilisator, der in Europa bereits für die vaskulär-gezielte photodynamische Therapie von Prostatakrebs zugelassen ist und mit Dextran formuliert wurde (WST-D), aktiviert durch 753 nm NIR-Licht. Die NIR-Wellenlänge kann sicher durch die Pupille und die vorderen Augenstrukturen zur posterioren Sklera vordringen, ohne dass eine Operation erforderlich ist. Die Zugabe von Dextran erhöht die Viskosität der Formulierung, schränkt die Diffusion von WST11 ein und verhindert, dass es die Aderhaut oder Retina erreicht.

In Ex-vivo-Experimenten wurden Dextrankonzentrationen von 2 %, 5 % und 10 % getestet. Nur 10 % Dextran begrenzte WST11 während einer 30-minütigen Inkubation zuverlässig auf die äußere Hälfte der posterioren Sklera, mit einem Diffusionskoeffizienten von 1,90 × 10⁻⁹ cm²/s. Ein thermischer Degradationsassay – der die Temperatur misst, bei der 50 % des Skleragewebes schrumpft (T50) – wurde verwendet, um die Crosslinking-Wirksamkeit zu quantifizieren. Alle getesteten WST-D-plus-NIR-Kombinationen erzeugten signifikant höhere T50-Werte als unbehandelte Kontrollen. Das beste Ergebnis lieferten 30 Minuten WST-D-Inkubation gefolgt von 10 mW/cm² NIR für 30 Minuten (ΔT50: 6,8; p=0,0006). Bemerkenswert ist, dass ältere Meerschweinchen (5–6 Monate) stärker reagierten als jüngere – ein Befund, der mit altersbedingten Unterschieden in der basalen Kollagenvernetzungsdichte und der skleralen Zusammensetzung übereinstimmt.

Die optimierten Parameter wurden anschließend in vivo an 6 Monate alten Meerschweinchen angewandt. Nach transpupillärer NIR-Applikation zeigten sowohl die äquatoriale Sklera (ΔT50: 3,7; p<0,0001) als auch die posteriore Sklera (ΔT50: 3,4; p=0,01) ein signifikantes Crosslinking im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen. Die In-vivo-ΔT50-Werte waren etwas niedriger als die Ex-vivo-Befunde, was wahrscheinlich den Verdünnungseffekt des lebenden wässrigen Milieus und die Einschränkungen der In-vivo-WST-D-Applikation durch die Pupille im Vergleich zur direkten posterioren Inkubation widerspiegelt.

Der Ansatz hat mehrere bemerkenswerte Vorteile: NIR-Licht ist bei den verwendeten Wellenlängen nicht phototoxisch, die Behandlung ist nicht-chirurgisch, WST11 verfügt über ein etabliertes klinisches Sicherheitsprofil, und die dextranvermittelte Diffusionskontrolle bietet räumliches Targeting. Der altersabhängige Wirksamkeitsbefund ist ein wichtiger Vorbehalt, der darauf hindeutet, dass Behandlungsprotokolle möglicherweise personalisiert werden müssen. Zukünftige Studien sollten bewerten, ob WST-D/NIR-Crosslinking die axiale Elongation in myopie-induzierten Tiermodellen verlangsamen kann, und die Langzeitbiokompatibilität beurteilen.