Hodowla zębów w laboratorium zamiast protez dentystycznych? Choć brzmi jak scenariusz filmu science-fiction, to w przyszłości może okazać się realne – twierdzą naukowcy.
Straciłeś jedynkę w wypadku? Ząb jest na tyle uszkodzony, że jedynym wyjściem jest jego ekstrakcja? Utrata zębów jest istotnym problemem, który dotyka miliony ludzi na całym świecie. Aktualnie pacjent może go rozwiązać dzięki zdobyczom nowoczesnej stomatologii – protetyce m.in. mostom czy protezom, a w szczególności implantologii.
Niewykluczone jednak, że w przyszłości rozwój nauki pozwoli na hodowanie zębów w naczyniach laboratoryjnych np. możliwe będzie stworzenie odpowiedniej matrycy czy rusztowania, a następnie wszczepienie hodowanych zawiązków lub zębów. Naukowcy twierdzą, że to wizja bardziej prawdopodobna niż myślimy.
W 2018 roku pionierskie badania na tym polu przeprowadzili amerykańscy naukowcy. Podjęli oni pierwsze kroki, by stworzyć coś w rodzaju „pąków” zębowych, które mogłyby wzrastać i wyglądać jak naturalne zęby. Pytaniem jest więc nie „czy” tylko „kiedy” takie technologie będą możliwe.
Co więcej, jest szansa, aby zniszczone zęby np. przez próchnicę mogły się regenerować dzięki zastosowaniu odpowiednich komórek. Póki co ciągła wymiana zębów jest możliwa u większości kręgowców m.in. ryb, płazów i gadów. Przykładowo krokodyle amerykańskie, w ciągu całego życia wymieniają każdy ze swoich zębów nawet 50 razy.
Wymiana zębów u gadów jest możliwa dzięki komórkom macierzystym, specjalnemu rodzajowi komórek zlokalizowanych wewnątrz każdej blaszki zębowej tych zwierząt. To właśnie komórki macierzyste są jedną z wielkich nadziei stomatologii na zęby o wyjątkowych właściwościach regeneracyjnych. I co najważniejsze – człowiek również jest ich posiadaczem.
Skarb ukryty w miazdze
Komórki macierzyste ze względu na swoje właściwości regeneracyjne i zdolność samoodnowy są z powodzeniem wykorzystywane w medycynie i terapii ponad 70 schorzeń m.in. chorób krwi, zaburzeń układu odpornościowego, a nawet niektórych typów nowotworów.
Głównym źródłem ich pozyskania jest szpik kostny, ale co ciekawe – również nasze zęby. – Komórki macierzyste można pozyskać głównie z zębów mlecznych, ewentualnie zdrowych zębów dorosłego pacjenta, które zostały usunięte, tzw. zębów mądrości lub takich, które jesteśmy zmuszeni usunąć w trakcie leczenia ortodontycznego. Istotny jest jednak pewien szczegół – ilość tych cennych komórek w miazdze zębowej z wiekiem maleje, więc im wcześniej je pozyskamy – tym lepiej – mówi dr Monika Stachowicz, stomatolog z Centrum Periodent w Warszawie, gdzie można zabezpieczyć zęby po ekstrakcji pod tym kątem.
Komórki macierzyste pozyskuje się z miazgi, po tym jak ząb trafi do wyspecjalizowanego laboratorium, a następnie po odpowiednim opracowaniu zamraża się w ciekłym azocie. Tak zabezpieczone komórki macierzyste z miazgi zęba ludzkiego (ang. dental pulp stem cells – DPSCs) można przechowywać w temperaturze -190°C nawet do 25 lat. Praktyka krioprezerwacji takich komórek macierzystych trwa już od dekady. Co może nam dać taka procedura?
– Jest to forma zabezpieczenia tych wartościowych komórek np. dla dziecka, które przechowywane są w specjalnych bankach komórek macierzystych. Potencjał leczniczy komórek macierzystych wyizolowanych z ludzkich zębów jest znaczny, a ich pozyskanie z miazgi o wiele mniej inwazyjne niż ze szpiku. W przyszłości istnieje możliwość ich zastosowania w medycynie, np. terapii chorób systemowych, a także szerokiej gamie zabiegów stomatologicznych. Aktualnie, mówi się, że komórki macierzyste z miazgi zębów stanowią przyszłość endodoncji regeneracyjnej, ze względu na swój udział w funkcji obronnej miazgi – mówi ekspert.
Komórki macierzyste nadzieją dla zagrożonych utratą uzębienia
Aktualnie ząb objęty próchnicą nie ma zdolności autoregeneracji, więc podlega on leczeniu, w którym uszkodzoną tkankę twardą zęba usuwa się, a w jej miejsce zakłada wypełnienie stomatologiczne. Ratunkiem bywa również leczenie kanałowe, ale w części przypadków nawet taka terapia nie pozwala na zachowanie zęba. Zdaniem wielu naukowców, komórki macierzyste mogłyby być wybawieniem w takich beznadziejnych przypadkach. I rzeczywiście, przykładów na leczniczy potencjał komórek macierzystych jest coraz więcej.
Jedno z badań przeprowadzonych na myszach wykazało, że innowacyjny lek – Tideglusib, wykorzystywany w terapii choroby Alzheimera, wspiera zęby w regeneracji i umożliwia leczenie próchnicy bez bólu i borowania. W jaki sposób? Jak zapewniają badacze, lek stymuluje komórki macierzyste w miazdze zębów aż do całkowitej regeneracji zębiny, czyli tkanki zlokalizowanej pod szkliwem, w której próchnica powoduje ubytki.
Powodem, dla którego taka metoda działa w przypadku uzębienia jest fakt, że zęby posiadają naturalny mechanizm regeneracji zębiny, który jednak na pewnym etapie jest hamowany przez enzym GSK-3. Tideglusib blokuje ten enzym, dzięki czemu ząb może dalej się odnawiać.
Ograniczeniem tego typu badań jest fakt, że najczęściej są one prowadzone na gryzoniach i potrzeba wielu lat, aby metody mogły być z powodzeniem zastosowane u ludzi. Mając jednak na uwadze, że naukowcy korzystając m.in. z leków czy laserów potrafią zregenerować uszkodzoną tkankę zębową np. myszy, to za kilkanaście, kilkadziesiąt lat możliwe będzie wyhodowanie całkiem nowego zęba – również u człowieka.
Z kolei w 2018 roku innowacyjne badania z wykorzystaniem komórek macierzystych przeprowadzili naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii i Czwartego Wojskowego Uniwersytetu Medycznego w Xi’an u dzieci po urazach zębowych. Uczeni najpierw pobrali komórki macierzyste z miazgi zęba mlecznego, umożliwili im wzrost w warunkach laboratoryjnych, a następnie użyli ich w celu regeneracji uszkodzonych zębów.
Po wykonanym eksperymencie okazało się, że w tej grupie dzieci doszło do lepszego rozwoju korzenia niż w grupie kontrolnej. Dodatkowo, dzieci z czasem odzyskały czucie w tkance uszkodzonych zębów. Choć wyniki są rokujące, to jak podkreślają autorzy badań, tego typu leczenie działa tylko u pacjentów, którzy nadal posiadają zęby mleczne, więc nie można go zastosować u dorosłych.
Co ciekawe, prowadzone badania nie skupiają się jedynie na terapii miazgi. Naukowcy z Queen Mary University w Londynie dowiedli w 2018 roku, że możliwa jest regeneracja tkanek nieożywionych, takich jak szkliwo. W tym celu wynaleźli nową metodę mineralizacji, która pozwalałaby na odbudowę tej tkanki. Wykorzystali do tego specjalne białka, wspierające proces tworzenia uporządkowanej struktury, która zapewnia szkliwu wyjątkowe właściwości. Tego typu odkrycie może pomóc wielu milionom pacjentów m.in. z problemem próchnicy, zgrzytania zębami, dotkniętych kwasową erozją szkliwa czy nadwrażliwością zębów.
Plomby, które wyleczą zęby
Prowadzone są również badania nad zawierającymi komórki macierzyste preparatami, która naturalnie leczyłyby zęby. Takie badania wykonali w 2016 roku naukowcy z University of Nottingham oraz Wyss Institute at Harvard University. Opracowali oni światłoutwardzalne syntetyczne biomateriały, stosowane podobnie jak wypełnienia stomatologiczne, które w bezpośrednim kontakcie z miazgą stymulowały komórki macierzyste do regeneracji uszkodzonej przez próchnicę tkanki miazgi i otaczającej ją zębiny.
Odkrycie badaczy zostało nagrodzone prestiżową nagrodą Royal Society of Chemistry. Powszechne zastosowanie takich „leczniczych” plomb u pacjentów mogłoby zrewolucjonizować sposób leczenia schorzeń stomatologicznych. Choć w większości prowadzone badania są w fazie eksperymentów, to naukowcy pracują nad tym, by na szeroką skalę korzystać z komórek macierzystych pozyskiwanych z zębów do regeneracji tkanek, w tym także tych zębowych.
Biozęby przyszłości
Stomatologia regeneracyjna, inżynieria tkankowa – te terminy zapewne brzmią obco dla większości pacjentów, a jednak takie zabiegi bazujące m.in. na wykorzystaniu funkcjonalnych zamienników uszkodzonych tkanek lub całych narządów są już wykonywane powszechnie, również w stomatologii.
– Przykładem jest tzw. sterowana regeneracja tkanek i kości, która wykorzystując osiągnięcia inżynierii materiałowej np. materiały kościotwórcze lub błony zaporowe, pozwala odbudować utracone tkanki u pacjenta. Z kolei w zabiegach z zakresu periodontologii, chirurgii stomatologicznej oraz implantologii, wykorzystujemy krew własną pacjenta, a dokładnie wyizolowaną z jego krwi fibrynę, która usprawnia proces regeneracji i gojenia się tkanek, zmniejsza stan zapalny i ryzyko pojawienia się infekcji. Podobnie, jak komórki macierzyste z miazgi jest to materiał autogenny, czyli pochodzący od pacjenta, co zmniejsza ryzyko niepowodzenia zabiegu – mówi dentystka.
Co więc z milionami pacjentów, którzy stracili uzębienie w wypadku lub cierpią na bruksizm, a poszukują jeszcze bardziej innowacyjnych rozwiązań niż implant zębowy? Idealnym rozwiązaniem byłaby wymiana starych, zużytych zębów na całkiem nowy zestaw zębów przyszłości – tzw. biozębów.
– Zęby hodowane w laboratorium to raczej daleka perspektywa, ale otwierająca nowe możliwości dla stomatologii oraz dla samych pacjentów. Tego typu innowacyjne technologie, pozwalające na odtworzenie lub autoregenerację zębów byłyby ratunkiem dla wielu milionów pacjentów, którzy na skutek zaniedbań czy urazów bywają skazani na bezpowrotną utratę naturalnego uzębienia i poszukują alternatywy dla rozwiązań protetycznych – wyjaśnia dr Stachowicz.
Póki takie technologie nie mają zastosowania, człowiek wymienia zęby tylko raz – w momencie, kiedy mleczaki zastępuje zębami stałymi. Ten komplet musi służyć mu przez całe życie, ale badania kliniczne nad wykorzystaniem regeneracyjnym m.in. komórek macierzystych, są w toku. Nie oznacza to jednak, ze zęby stworzone w laboratoriach zwalniałyby z obowiązków oczywistych – regularnych przeglądów oraz higieny jamy ustnej.
