Cochlea-Implantate: Licht ins Ohr

Cochlea-Implantate geben ihren Trägerinnen und Trägern teilweise ihren Hörsinn zurück. Dabei bieten sie aber nur eine stark eingeschränkte Hörqualität, da sie Signalübertragung vom Implantat in das menschliche Nervensystem nur sehr grob möglich ist. Die Implantate der Zukunft könnten hier sehr viel genauer arbeiten, indem sie Nervenzellen mit Licht statt Strom stimulieren.

Im Interview mit MEDICA.de erklärt Prof. Tobias Moser, wie das optisches Cochlea-Implantat des Projekts "OptoHear" die Beschränkungen bisheriger Implantate überwinden könnte und welcher Weg dafür noch vor den Forscherinnen und Forschern liegt.

Herr Prof. Moser, Sie entwickeln im Projekt "OptoHear" ein optisches Cochlea-Implantat. Worin besteht die Notwendigkeit für ein solches Implantat?

Prof. Tobias Moser: Nach einem halben bis einem Jahr Hörtraining gelingt es Trägerinnen und Trägern eines Cochlea-Implantats ganz gut, in einer ruhigen Umgebung Sprache zu verstehen. Wenn es Umgebungsgeräusche gibt, haben sie dementgegen große Schwierigkeiten.

Menschen mit intaktem Gehör können etwa 2000 unterschiedliche Tonhöhen auflösen. Jetzige Cochlea-Implantate verfügen aber nur über 12 bis 24 Stimulationskanäle, deren elektrische Reize sich in der Salzlösung der Hörschnecke sehr weit ausbreiten. So können die Nervenfasern in der Hörschnecke nicht getrennt angestoßen werden, sondern immer ganz viele auf einmal. Die Trägerinnen und Träger der Implantate können entsprechend Tonhöhen schlecht auseinanderhalten, sodass sie Sprache schlechter verstehen und oft auch weniger Freude an Musik haben.

Wie begegnet ein optisches Implantat diesem Problem?

Moser: Da man Licht besser bündeln, also räumlich begrenzen kann, kann man einzelne Regionen der Hörschnecke mit Licht besser ansprechen als mit Strom. Die Nervenzellen im Ohr sind nicht lichtempfindlich, deshalb müssen wir sie mit einer Gentherapie entsprechend verändern. Dazu bringen wir mit nicht-pathogenen Viren neue Erbinformationen in die Zellen ein. Diese bilden einen Kanal in der Zellmembran, der sich öffnet, wenn Licht darauf trifft. Dadurch wird die Nervenfaser erregt und schickt einen Impuls ins Gehirn.

Statt eines elektrischen Leiters würden wir einen Wellenleiter, eine optische Faser, nutzen, um Licht in die Hörschnecke zu bringen. Bei der Hörschnecke liegen die Nervenfasern für die hohen Töne am unteren Ende, die für die tiefen am oberen. Wenn ein hoher Ton aufgenommen wird, würden wir also eine optische Faser aktivieren, die dann nur die Nervenzellen für die hohen Töne reizt.

Welche Herausforderungen ergeben sich dabei?

Moser: Auf der einen Seite verändern wir ein Medizinprodukt. Man kann einige Komponenten des elektrischen Cochlea-Implantats übernehmen, etwa den Sprachprozessor, der außen am Kopf getragen wird, oder das Verbindungsgerät zum Implantat. Aber wir müssen auch neue Entwicklungen machen, etwa um die Lichtquellen in das Implantat zu integrieren und um die optischen Fasern so zu steuern, dass das Licht an der richtigen Stelle ankommt.

Auf der Seite der Gentherapie ist es so, dass es bisher erst eine Studie zur Gentherapie im Ohr gibt. Diese verfolgte ein anderes Ziel, also ist dort auch noch Pionierarbeit zu leisten, um Zellen im Ohr genetisch zu verändern. Das ist auch das erste, was wir zeigen müssen: Dass eine Gentherapie mit nicht-pathogenen Viren sicher ist und keine Nebenwirkungen hat.

Wann könnten optische Cochlea-Implantate verfügbar sind?

Moser: Bis jetzt optimieren und validieren wir unsere Ergebnisse nur in Tierstudien. 2026 wollen wir eine klinische Studie starten, die zeigen soll, ob das Konzept auch im Menschen anwendbar und sicher ist. Eine Folgestudie muss dann Vorteile gegenüber dem elektrischen Cochlea-Implantat zeigen. Wenn diese erfolgreich ist, gehe ich davon aus, dass eine Zulassung am Ende der zwanziger Jahre möglich ist. Das ist noch ein langer Weg, aber wenn man sich die verschiedenen Entwicklungsaspekte ansieht, ist das auch sehr ambitioniert.