Koniec tradycyjnej stomatologii? Wyhodują nam nowe zęby z komórek macierzystych
O zęby dbać należy! Regularnie je szczotkować i stosować nić dentystyczną do ich czyszczenia. Celem tych działań jest ochrona szkliwa zębów. To ono chroni zęby przed mechanicznym zużyciem w trakcie przeżuwania pokarmu oraz stanowi pierwszą barierę przed próchnicą. Jest to też najtwardsza ze wszystkich tkanek w ludzkim ciele.
Ameloblasty z laboratorium
Szkliwo jest wytworem komórek ameloblastów i powstaje na etapie formowania się zęba. Gdy ząb jest w pełni uformowany komórki te obumierają, traktowane jako zbędne. Nie jest to niestety zbyt dobre rozwiązanie stosowane przez nasz organizm, bowiem z tego powodu szkliwo nie posiada zdolności regeneracji. Nasze zęby są więc niestety podatne na złamania i ubytki powodowane przez bakterie.
To jednak może się zmienić dzięki osiągnięciom naukowców z Uniwersytetu Stanu Waszyngton w Seattle. Badacze pod przewodnictwem profesora stomatologii odtwórczej Hai Zhanga wykorzystali komórki macierzyste do wytworzenia organoidów, które zajmują się uwalnianiem białek odpowiedzialnych za wytwarzanie szkliwa. Naukowcy odkryli, że komórki macierzyste mogą być indukowane do tworzenia małych trójwymiarowych i wielokomórkowych mini-organów, zwanych właśnie organoidami.
Organizowały się one w struktury przypominające te obserwowanych w rozwijających się ludzkich zębach i wydzielały trzy niezbędne białka szkliwa: ameloblastynę, amelogeninę i emalinę. Białka te tworzą matrycę, która w procesie mineralizacji byłaby wypełniana, co prowadziłoby do powstania szkliwa o odpowiednim stopniu twardości.
Jak mówi prof. Zhang:
Jest to krytyczny pierwszy krok do naszego długoterminowego celu, jakim jest opracowanie terapii opartych na komórkach macierzystych w celu naprawy uszkodzonych zębów i regeneracji tych, które zostały utracone.
Stworzenie organoidów ameloblastów w sztucznym środowisku laboratorium poza ludzkim organizmem nie jest łatwym zadaniem. Naukowcy musieli najpierw rozpracować sekwencję genetyczną, która jest odpowiedzialna za przemianę komórek macierzystych w wyspecjalizowane komórki produkujące szkliwo.
Sekwencjonowanie RNA z indeksowaniem kombinatorycznym
W tym celu posłużyli się techniką o skomplikowanej nazwie: sekwencjonowaniem RNA z indeksowaniem kombinatorycznym pojedynczych komórek. Dzięki niej byli w stanie stwierdzić, jakie geny są aktywne na różnych etapach rozwoju komórki. Następnie dzięki modelowaniu komputerowemu ustalili szczegółowo przebieg procesu, w którym niezróżnicowane komórki macierzyste przyjmują postać w pełni zróżnicowanego ameloblastu.
Jak opisuje to profesorka biochemii Ruohola-Baker, kierująca projektem modelowania:
Program komputerowy przewiduje, jak dostać się tam, gdzie jest potrzebny plan do budowy ameloblastów. Zęby są idealnym modelem do pracy nad rozwojem innych terapii komórkami macierzystymi. Wiele narządów, które chcielibyśmy zastępować - np. ludzką trzustka, nerki, czy mózg - są duże i niezwykle złożone. Ich bezpieczna regeneracja z komórek macierzystych zajmie dużo czasu. Zęby są znacznie mniejsze i mniej złożone. I choć minie zapewne trochę czasu, zanim będziemy mogli je zregenerować, to teraz przynajmniej widzimy kroki, które musimy podjąć, aby to osiągnąć.
Zespół badawczy ma teraz nadzieję na udoskonalenie procesu, by możliwe było uzyskanie szkliwa o twardości podobnej do tej, jaką ma naturalna powłoka na naszych zębach. Jak dodaje Ruohola-Baker: inną bardziej ambitną ścieżką jest opracowanie żywych wypełnień, które mogłyby rosnąć i wypełniać ubytki w szkliwie. Ostatecznym celem byłoby stworzenie całych nowych zębów pochodzących z komórek macierzystych, którymi można by zastępować utracone zęby zamiast wstawiania syntetycznych zamienników.
To oznaczałoby nadejście ery stomatologii regeneracyjnej i rewolucję w leczeniu zębów.
