Międzynarodowy zespół naukowców zdołał wyhodować funkcjonalne zęby z komórek i materiałów biokompatybilnych. Jak ten postęp może przyczynić się do rozwoju nowych metod leczenia regeneracyjnego
Według dr Volponi pomysł wytwarzania zęby w laboratorium pojawił się w latach 80. Kamieniem milowym w jej pracy w 2013 r. było wykorzystanie dorosłych komórek dziąseł ludzkich.
Wiele osób odczuwa strach przed wizytą u dentysty, zwłaszcza gdy muszą zmierzyć się z utratą zęba. Obecnie najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest zabieg inwazyjny. Jednak grupy naukowców pracują nad stworzeniem biologicznych zębów w laboratorium. Badania postępują w różnych krajach, a ich wyniki budzą nadzieje w sektorze zdrowia jamy ustnej.
Zespół kierowany przez Anę Angelovą Volponi z King’s College London bada możliwość wszczepiania lub hodowania prawdziwych zębów w ludzkich szczękach. Ekspertka pełni funkcję dyrektora studiów podyplomowych z zakresu stomatologii regeneracyjnej i ma prawie dwudziestoletnie doświadczenie w tej dziedzinie. W 2013 roku była członkiem zespołu, który osiągnął bezprecedensowy sukces: uzyskał ząb z komórek ludzkich i mysich.
Najnowsze osiągnięcie, zaprezentowane w tym roku, wprowadza fundamentalną poprawę w materiale używanym do umieszczenia rozwijającego się zęba. Jest to hydrożel, który lepiej odtwarza warunki panujące w jamie ustnej i sprzyja interakcji między zaangażowanymi komórkami.
Według dr Volponi pomysł wytwarzania zębów w laboratorium pojawił się w latach 80. Przełomowym osiągnięciem w jej pracy z 2013 r. było połączenie dorosłych komórek dziąseł ludzkich — pobranych poprzez delikatne skrobanie jamy ustnej — z komórkami „progenitorowymi” pobranymi z embrionów myszy.
„W grę wchodzą trzy czynniki” — wyjaśniła Volponi: dwa rodzaje komórek i środowisko, w którym zachodzi proces. Ta struktura wspierająca, znana jako „rusztowanie”, ma decydujące znaczenie dla możliwości utworzenia zęba.
W rozmowie Xuechen Zhang, doktorant w tym samym brytyjskim ośrodku i współautor badania, wyjaśnił metodę: najpierw zespół pobiera komórki z embrionów myszy,miesza je i odwirowuje, aż utworzy się masa. Następnie masa ta jest umieszczana w hydrożelu, gdzie pozostaje przez osiem dni.
Nowy materiał, opracowany we współpracy z Imperial College London, pozwala na powstanie struktur podobnych do zębów — zwanych „zarodkami zębowymi” — w mniej niż dwa tygodnie.
Technika ta nie wykorzystuje komórek ludzkich na ostatnim etapie, ponieważ skupia się na warunkach środowiskowych. W poprzednich badaniach Volponi i jego współpracownicy przenieśli te zawiązki do organizmu myszy, gdzie rozwinęły się one w kompletną strukturę zęba, łącznie z korzeniami i szkliwem. Obecnie pozostaje wyzwanie polegające na zastąpieniu wszystkich komórek zwierzęcych dorosłymi komórkami ludzkimi, bez utraty zdolności do kontynuowania naturalnego procesu tworzenia zęba.
Według autorów, jeśli uda im się pokonać tę przeszkodę, istnieją dwie prawdopodobne drogi zastosowania tej techniki w praktyce klinicznej: hodowanie zęba do wczesnego stadium i umieszczenie go w zębodole (miejscu, w którym brakowało zęba), aby dokończył rozwój w jamie ustnej; lub wyhodowanie całej struktury poza organizmem, a następnie wszczepienie gotowego zęba. Środowisko naukowe nie jest jeszcze w stanie określić, która z tych opcji będzie bardziej odpowiednia w perspektywie długoterminowej.
Według Vitor C. M. Neves, profesora Uniwersytetu w Sheffield w Anglii, praca Volponiego stanowi punkt odniesienia dla osób zajmujących się badaniami nad całkowitą regeneracją zębów. Jego zdaniem najnowsze wyniki stanowią kluczowy krok w kierunku wprowadzenia inżynierii stomatologicznej na poziom przemysłowy poprzez systemy matryc, które umożliwiają podtrzymywanie i kierowanie wzrostem nowych zębów w kontrolowanych warunkach.
Neves uważa, że międzynarodowa współpraca i różnorodność podejść zbliżają możliwość zastosowania hodowli biologicznych zębów w klinikach stomatologicznych w rozsądnym terminie.
Zgodnie z raportem inne grupy eksperymentują z różnymi metodami. Na przykład Katsu Takahashi i jego współpracownicy z Instytutu Badań Medycznych Kitano Hospital w Osace w Japonii opracowują terapię opartą na przeciwciałach, która ma stymulować wzrost zębów u osób z wrodzonym brakiem zębów. Badania kliniczne na ludziach już trwają, a wyniki mogą być dostępne przed końcem dekady.
W Stanach Zjednoczonych zespół Pameli Yelick z Tufts University School of Dental Medicine zdołał wyprodukować zęby podobne do ludzkich z komórek świńskich i ludzkich, wszczepiając je świniom, zwierzętom, które mogą wielokrotnie odnawiać swoje zęby w ciągu życia. Celem jest poznanie mechanizmów pozwalających na odtworzenie tego procesu u ludzi, bez konieczności wykorzystywania materiału pochodzenia zwierzęcego.
Tymczasem Hannele Ruohola-Baker kieruje grupą na Uniwersytecie Waszyngtońskim, która hoduje komórki macierzyste z oddanych zębów mądrości. Głównym celem jest rozszyfrowanie schematu molekularnego, który kieruje tworzeniem się ludzkich zębów, aby powielić ten proces w laboratorium.
„Staramy się uzyskać kluczowe typy komórek, które tworzą ludzkie zęby, i kierować je aż do zakończenia ich rozwoju” – wyjaśniła Ruohola-Baker.
W obliczu tej różnorodności ścieżek eksperci są zgodni, że zęby biologiczne oferowałyby korzyści w porównaniu z obecnymi metodami leczenia. Ząb wyhodowany z własnych komórek zapobiegałby odrzuceniu i stanom zapalnym oraz funkcjonowałby tak samo jak naturalny, zachowując wrażliwość i elastyczność.
Natomiast tradycyjne implanty pozostają sztywne i nie wykazują wrażliwości sensorycznej. Ruohola-Baker w wywiadzie stwierdziła, że kliniczne zastosowanie tych osiągnięć przyspieszyło w ostatnim dziesięcioleciu i że wymiana lub naprawa zębów za pomocą biologicznych zębów może stać się rzeczywistością w ciągu najbliższych kilku lat.
