Shedding light on gene therapy as a future treatment for sensory disorders – from gene replacement to optogenetics

Gentherapie sensorischer Erkrankungen – zukünftige Behandlungsmöglichkeiten zwischen Genersatz und Optogenetik

Asan, Balk, Bieber, Hatzenbühler, Heuer, Hillebrandt, Lewin, Lichter, Oertel, Petkidis, Reichel, Weber, Wicht, Pangrsic, Vogl

Abstract: Hearing impairment and blindness are common sensory deficits greatly compromising patients’ quality of life. As yet, there are few – if any – causal therapies for sensorineural disorders of the eye and the ear such that hearing aids, cochlear and retinal implants serve as the most common options for sensory rehabilitation. Recent advances in diagnostics and treatment show great potential and may eventually induce a shift towards causal treatment. The use of viral vectors to either replace a defective gene or introduce a light-sensitive construct is a promising approach for the future treatment of sensory disorders. Both visual and auditory defects can be subdivided into inherited and acquired disorders; therefore, similar approaches could be used in the respective therapies. Gene transfer was used successfully in the treatment of Leber’s congenital amaurosis, a monogenic disease of the retina, in a phase 1 clinical trial. Other pioneering gene therapy studies in animal models indicate that similar approaches will be effective in combating other sensory disorders in the near future. However, in most approaches, further improvements will be necessary before they can safely be applied in the treatment of patients. Our review aims to summarize the upcoming methods and targets in the treatment of hearing and visual impairments.

Keywords: gene therapy, optogenetics, cochlear hair cells, retina, ophthalmology, audiology, translational medicine

Zusammenfassung: Schwerhörigkeit und Blindheit sind weitverbreitete Sinnesdefizite, welche die Lebensqualität der beeinträchtigten Patienten erheblich einschränken. Zum heutigen Zeitpunkt gibt es für Erkrankungen an Auge und Ohr nur wenige kausale Behandlungsansätze. Daher bilden Hörgeräte und Cochlea-Implantate nach wie vor die gängigsten Ansätze zur Rehabilitation des Hörens, während die Retinaimplantate dies für das Sehen in weit geringerem Umfang ermöglichen. Die Kombination von modernsten Diagnoseverfahren mit neu entwickelten Therapiemethoden macht nun Hoffnung auf effizientere Behandlungsoptionen. Hierbei könnten zukünftig gentherapeutische Ansätze zum Einsatz kommen, bei denen virale Vektoren dazu verwendet werden, entweder defekte Gene durch funktionsfähige Varianten zu ersetzen, oder Gene welche licht-sensitive Proteine kodieren, in das Zielgewebe einzubringen und diese über optische Prothesen zu stimulieren. Da Erkrankungen des visuellen wie auch des auditorischen Systems erblich bedingt, aber auch erworbener Natur sein können, lassen sich gemeinsame gentherapeutische Konzepte erarbeiten, die eine spezifische und adäquate Behandlung der jeweiligen Krankheit ermöglichen. So wurden vor kurzem die ersten Phase I klinischen Studien unternommen, um die Lebersche kongenitale Amaurose, eine monogene, degenerative Erkrankung der Retina, gentherapeutisch zu behandeln – nach bisherigen Erkenntnissen mit äußerst positivem Befund. Obwohl die Methodik der Genersatztherapie noch in den Kinderschuhen steckt und sowohl Verträglichkeit als auch Langzeiteffizienz noch im Detail getestet werden müssen, geben die Ergebnisse zahlreicher weiterer

Studien an verschiedensten Tiermodellen sensorischer Erkrankungen dennoch Grund zur Hoffnung zukünftig bessere Behandlungserfolge erzielen zu können. Dieser Übersichtsartikel beleuchtet diese zukunftsträchtigen Therapieansätze im Detail und diskutiert ihre Relevanz für die moderne Behandlung von sensorischen Erkrankungen.

Schlüsselwörter: Gentherapie, Optogenetik, cochleäre Haarzellen, Retina, Ophthalmologie, Audiologie, translationelle Medizin

Moderner Gehörschutz am Arbeitsplatz und bei Freizeitlärm

Modern hearing protectors for workplaces and noisy recreational activities

Peter Sickert

Fachbereich Persönliche Schutzausrüstungen der DGUV, Sachgebiet Gehörschutz, Berufsgenossenschaft Holz und Metall, Nürnberg

Zusammenfassung: Früher war die Benutzungsquote von Gehörschutz in Firmen eher gering. Heute ist das Schutzbedürfnis gestiegen. Auch wird Gehörschutz oft mit elektronischen Zusatzeinrichtungen zur Kommunikation oder auch zum Hören von Musik kombiniert. Außerdem gibt es Produkte, die Personen mit Hörminderung am Arbeitsplatz die Verständigung erleichtern und so die Weiterbeschäftigung sichern. Dazu zählt Gehörschutz mit pegelabhängiger Dämmung und Schallwiedergabesystem oder Gehörschutz in Kombination mit einem Hörgerät. Außerdem wird Gehörschutz anwendungsorientierter produziert. So gibt es z. B. Gehörschutz für Musiker, für Piloten oder für den Polizeieinsatz. Auch wird Gehörschutz häufig im privaten Bereich verwendet. Verstärkt kommt er ebenfalls an Arbeitsplätzen unter 80 dB(A) zum Einsatz (z. B. im Büro), wo er eine reine Komfortfunktion hat. Großer Wert wird dabei auf die tatsächliche Schutzwirkung, die Kommunikationsfähigkeit und das Hören von Warnsignalen gelegt. Der Beitrag beschreibt die modernen Möglichkeiten der Gehörschutznutzung, die Auswahl und die Methoden der Wirksamkeitskontrolle.

Schlüsselwörter: Begrenzung der Lärmexposition, Gehörschutzauswahl, spezielle Einsatzsituationen, Freizeitlärm, spezielle Personengruppen, Wirksamkeitskontrolle

Abstract: In the past, the use rate of hearing protection at work places was rather low. This has changed over time and the need for protection has increased. Today, hearing protectors are frequently equipped with additional electronic features to enable communication or listening to music. There are also products for hearing impaired users facilitating communication in working environments and helping them to keep their jobs. Among those are hearing protectors with level-dependent sound attenuation and sound restoration as well as protectors being integrated in hearing aids. Furthermore, hearing protectors are designed more applicationoriented today. Special hearing protectors are available for musicians, pilots or police personnel. Even in the private sector hearing protection is increasingly used. This applies also to work places with noise levels below 80 dB(A) (e.g. offices); here the protectors are used just for comfort reasons. Modern hearing protection concepts are focusing on the actual protection effect, communication abilities and the audibility of warning signals. This paper describes modern hearing protectors and their use, selection criteria and methods to assess the actual effectiveness.

Keywords: Limitation of noise exposure, selection of hearing protectors, special applications, noise from recreational activities, special risk groups, effectiveness check

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Vergleichswerte elektrophysiologischer Messungen zur intraoperativen Lagekontrolle bei verschiedenen CI-Elektrodenträgern

References for electrophysiological measurements for intraoperative verification of placement for several types CI electrodes

Oliver Christian Dziemba, Parwis Mir-Salim, Alexander Müller

References for electrophysiological measurements for intraoperative verification of placement for several types of CI electrodes

Zusammenfassung:Die Grundlage für eine qualitätsgesicherte Versorgung mit Cochlea-Implantaten (CI) bilden eine Reihe prä-, intra- und postoperativer audiologischer Messmethoden. Die postoperative Kontrolle der CI-Elektrodenlage ist dabei ein wichtiger Bestandteil der operativen Phase der CI-Versorgung. Diese erfolgt konventionell radiologisch, welche jedoch mit einer zusätzlichen Strahlenbelastung für den Patienten verbunden ist. Ein alternatives rein funktionsdiagnostisches Verfahren ohne Strahlenbelastung stellt die Spread of Excitation-Messung (SOE) dar. In früheren Arbeiten konnten die Autoren zeigen, dass durch dieses Verfahren ein intraoperativ aufgetretenes „Tip-Foldover“ nachgewiesen werden kann. Prinzipiell eignet sie sich somit als schnelle, belastungsfreie und auch kostengünstige Prozedur zur Objektivierung und Differenzierung einer Elektrodenfehllage. Für die Etablierung eines solchen Verfahrens sind ein einheitliches Vorgehen bei der SOE-Messung, sowie elektrodenspezifische Vergleichswerte (Normdaten) notwendig. In dieser Arbeit werden von den Autoren ein geeignetes Test-Setting, SOE-Messungen von insgesamt 37 Patienten mit verschiedenen Elektrodenträgern sowie ein Normierungsverfahren vorgestellt und diskutiert.

Schlüsselwörter: Cochlea-Implantate, intraoperative Messungen, Spread of Excitation, Lagekontrolle, Screening

Abstract: Quality assured implantation and fitting of cochlear implants (CI) is based on several pre-, intra- and postoperative audiological measurement methods. Verification of CI electrode position is an important part of the intraoperative measurements during the implantation. Postoperative electrode localization checks are usually based on CT scan and conventional X-Ray and lead to an additional radiation exposure for the patient. Spread of Excitation measurement (SOE) is an alternative intraoperative electrophysiological method avoiding especially postoperative imaging techniques. Several studies have shown that this objective method can detect a “Tip-Foldover” and is therefore suitable as a fast and cost efficient procedure to detect electrode displacements during the procedure. For evaluation this method needs standardized measurement protocols and electrode specific normal values. In our study this was performed, analyzed and discussed in 37 patients using different electrodes.

Keywords: Cochlear implants, intraoperative measurements, Spread of Excitation, position verification, screening

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