Hodowla zębów w laboratorium zamiast protez dentystycznych? Choć teraz brzmi to jak science-fiction, to naukowcy przekonują, że w przyszłości może okazać się realne.
Wyhodują ci ząb?
Straciłeś jedynkę w wypadku? Ząb jest na tyle uszkodzony, że jedynym wyjściem jest jego usunięcie? Utrata zębów jest istotnym problemem, który dotyka miliony ludzi na całym świecie. Aktualnie pacjent może go rozwiązać dzięki zdobyczom nowoczesnej stomatologii, decydując się np. na założenie mostu lub protezy, albo na wszczepienie implantu.
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 przeprowadzili amerykańscy naukowcy. Podjęli oni pierwsze kroki, by stworzyć coś w rodzaju “pąków” zębowych, które mogłyby wzrastać i wyglądać jak naturalne zęby. Należałoby więc zapytać nie czy, lecz kiedy takie technologie będą możliwe.
Ponadto 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, zlokalizowanym wewnątrz każdej ich blaszki zębowej. To właśnie komórki macierzyste są jedną z wielkich nadziei stomatologii na zęby o wyjątkowych właściwościach regeneracyjnych.
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 u człowieka 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.
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 st. Celsjusza nawet do 25 lat. Taka procedurę fachowo nazywaną krioprezerwacją komórek macierzystych stosuje się już od 10 lat. Co ona daje?
Dr Monika Stachowicz tłumaczy, że jest to forma zabezpieczenia tych wartościowych komórek np. dla dziecka. Są one przechowywane 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. w 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 ekspertka.
Nadzieja dla osób zagrożonych utratą zębów
Ząb zaatakowany przez próchnicę nie ma zdolności autoregeneracji, dlatego trzeba go leczyć. 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 regenerację zębów i umożliwia leczenie próchnicy bez bólu i borowania. Jak zapewniają badacze, stymuluje on komórki macierzyste w miazdze zębów aż do całkowitej regeneracji zębiny, czyli tkanki zlokalizowanej pod szkliwem, w której próchnica powoduje ubytki.
Taka metoda działa w przypadku uzębienia, ponieważ 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 to, że najczęściej są one prowadzone na gryzoniach i potrzeba wielu lat, aby przetestowane na nich 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 4. Wojskowego Uniwersytetu Medycznego w Xian 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. A to oznacza, że 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 próchnicą, zgrzytających zębami, dotkniętych kwasową erozją szkliwa czy nadwrażliwością zębów.
Plomby, które wyleczą zęby
Prowadzone są również badania nad zawierającymi komórki macierzyste preparatami, które naturalnie mogłyby leczyć zęby. Takie badania wykonali w 2016 roku naukowcy z University of Nottingham oraz Wyss Institute na 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 jeszcze w fazie eksperymentów, to naukowcy pracują już nad tym, aby 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, wykorzystuje się krew własną pacjenta, a konkretnie 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 – zdaniem dr Moniki Stachowicz – zmniejsza ryzyko niepowodzenia zabiegu.
Co więc z milionami pacjentów, którzy stracili uzębienie w wypadku lub cierpią na bruksizm (zgrzytanie zębami), 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 Monika Stachowicz.
Dopóki takie technologie nie znajdują jeszcze zastosowania, człowiek wymienia zęby tylko raz – kiedy “mleczaki” są u niego zastępowane zębami stałymi. Komplet zębów stałych musi służyć mu przez całe życie. Na szczęście trwają badania kliniczne nad wykorzystaniem regeneracyjnym m.in. komórek macierzystych. Nie oznacza to jednak, ze zęby stworzone w laboratoriach zwalniałyby nas z obowiązku regularnych przeglądów oraz prawidłowej higieny jamy ustnej.
