Hodowla zębów – science fiction, czy bliska przyszłość?


Utrata zębów jest problemem, który dotyka ludzkość od zarania dziejów. W prehistorii prowadziła do niechybnej śmierci, dziś obniża jakość życia, wywołuje dyskomfort psychiczny i fizyczny. Pierwsze próby uporania się z problemem utraty zębów odnotowano już w cywilizacji Majów ok. 600r n. e. Grupa archeologów w roku 1931 odnalazła fragment żuchwy należącej do młodej Indianki. Zdziwieniu naukowcy odnotowali w obrębie żuchwy oszlifowane fragmenty muszli w miejscu, w którym powinny widnieć dolne siekacze. Przez wieki implanty stomatologiczne uległy ewolucji – dziś składają się z tytanowej śruby zdolnej do osteointegracji z kością oraz estetycznej korony metalowo – ceramicznej lub cyrkonowej.

Powszechnie wiadomo jednak, że tytanowe implanty nie są idealną kopią naturalnego uzębienia. Problemy takie jak okazjonalny brak osteointegracji, periimplantitis, czy postępujący zanik kości prześladują twórców implantów od lat. Naturalnie istnieje również szereg przeciwwskazań do leczenia protetycznego przy pomocy implantów, wobec których współczesna stomatologia wydaje się być bezsilna.

Pierwsze próby regeneracji zębów przy pomocy komórek macierzystych miały miejsce na początku 2000 roku. Główną metodą było wówczas przeszczepianie komórek macierzystych, jednak wiele niedogodności uniemożliwiało dalszy rozwój technologii. Przede wszystkim autologiczne zawiązki zębów ludzkich są niedostępne dla badań ze względów etycznych, podczas, gdy zawiązki ksenogeniczne są odrzucane przez organizm.

Autologiczne komórki macierzyste pobierane z zawiązków zębów ósmych, lub miazgi pozostałych zębów są trudno dostępne, a więc nie nadają się do szerzej zakrojonych badań. Wszystkie te podstawowe problemy mogą pójść w niepamięć przy zastosowaniu metody zwanej „cell homing”.

Jest to metoda umożliwiającą wygenerowanie zębów na podstawie specjalnych rusztowań, tworzonych przy pomocy technologii trójwymiarowego wydruku biologicznego (3D bioprint). Rusztowania projektowane mogą być komputerowo przy pomocy tomografii, lub statystycznych danych wprowadzanych ręcznie. Materiałem do „wydruku” jest poli- ε-kaprolakton (80%) i hydroksyapatyt (20%). Rusztowanie jest następnie nasączane czynnikami wzrostu i umieszczane w żywym organizmie.

Naukowcy z Columbia University College of Dental Medicine mają za sobą olbrzymi sukces związany z użyciem metody cell homing: w ciągu zaledwie 9 tygodni wyhodowali ząb wraz z kością i więzadłami ozębnej. Rusztowanie w kształcie ludzkiego pierwszego trzonowca nasączone zostało czynnikami wzrostu: SDF1 oraz BMP7. SDF1 wybrano ze względu na umiejętność wiązania się z receptorem CXCR4 na powierzchni komórek pluripotencjalnych, w tym mezenchymalnych komórek macierzystych. Tymczasem BMP7 znane jest ze swojego wpływu na komórki miazgi, fibroblasty oraz osteoblasty w procesie mineralizacji. Oba czynniki wzrostu zostały zaadsorbowane w żelu kolagenowym i wprowadzone do mikrokanałów przy pomocy mikropipet. Rusztowanie dla zęba „ludzkiego” zaimplantowano w wytworzonej chirurgicznie kieszonce podskórnej szczura laboratoryjnego. 9 tygodni później rusztowania zostały usunięte z organizmów zwierząt i poddane specjalnemu barwieniu w celu oceny wytworzonych tkanek.
Analiza mikroskopowa wykazała zaawansowany proces angiogenezy, a także ekotopową mineralizację tkanek. W wyniku powyższych działań wytworzone zostały domniemane więzadła ozębnej, jak również część kości wyrostka zębodołowego. SDF1 miało olbrzymi wpływ na migrację komórek macierzystych/prekursorowych endotelium i mezenchymy, podczas, gdy BMP7 miało wpływ na różnicowanie osteoblastów. W innym badaniu ten sam zespół naukowców podjął się odtworzenia siekacza u szczura w naturalnym zębodole –wyniki przerosły najśmielsze oczekiwania badaczy – okazało się bowiem, że ząb zrósł się z tkankami gospodarza do tego stopnia, że nie dał się usunąć bez uszkodzenia otaczających struktur.

Cell homing jest metodą zabezpieczającą przyszłość regeneracji tkanek zębów bez obaw o etyczne dylematy. Dalsze badania w tym kierunku mogą okazać się owocne w przyszłości. Czy biorusztowania dla zębów staną się nowym standardem w implantologii?

Autor: Maria Bilińska

Źródła:
1. Anatomically Shaped Tooth and Periodontal Regeneration by Cell Homing Rapid Communication, Biomaterials and Bioengineering K. Kim+, C.H. Lee+, B.K. Kim and J.J. Mao, May 6, 2010
2. Efficient homing of multipotent adult mesenchymal stem cells depends on FROUNT-mediated clustering of CCR2. Belema-Bedada F, Uchida S, Martire A, Kostin S, Braun T (2008). Cell Stem Cell 2:566-575
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Progenitor_cell

Brak komentarzy.

Odpowiedz

(required)

(required)

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.