Zęby z komórek macierzystych
Paweł Szablewski | 2007-05-10
Japońskim naukowcom udało się uzyskać mysie zęby z embrionalnych komórek macierzystych. Największym sukcesem tego eksperymentu jest budowa anatomiczna uzyskanych zębów. Można w niej wyróżnić wszystkie warstwy występujące w naturalnie wyrośniętych zębach: szkliwo, dentynę, miazgę i naczynia krwionośne. Po wszczepieniu wyhodowanych zębów myszom dalej one rosły, aż do scalenia z otaczającą tkanką i uzyskania pełnej funkcjonalności.
Zespołem naukowców kierował Takashi Tsuji z Tokyo University of Science.
Ten sam eksperyment udało się wykonać także na wąsach myszy. Uzyskane z embrionalnych komórek macierzystych, przeszczepiono do innych myszy, gdzie przyjęły się i zaczęły prawidłowo pełnić swoją funkcję.
Komórki macierzyste pobrano z części embrionu odpowiedzialnej za rozwój zębów. Dokładnie z zalążków siekaczy, komórek mezenchymalnych i nabłonka, występujących w środkowym listku zarodkowym - mezodermie. Komórki mezenchymalne uważane są za rodzaj komórek macierzystych, potrafią dzielić się i przekształcać w kilka innych rodzajów komórek dojrzałych. Często uważa się je za komórki naprawcze organizmu.
Komórki mezenchymalne w zarodku odpowiadają za rozwój tkanki łącznej chrzęstnej, kości, włóknistej, a także części mięśniowej i glejowej. Komórki nabłonka odpowiadają między innymi za rozwój naczyń krwionośnych wypełniających jamy ciała, nerki. W doświadczeniu pojedyncze komórki z obu rodzajów zestawiano obok siebie i poddano hodowli na kroplach luźnej pożywki z kolagenowym żelem i czynnikami wzrostowymi. Jest to materiał bardzo podobny do substancji otaczającej naturalnie rosnące zęby. W tych warunkach rozwinęły się one w zalążki zębów, które przeszczepiono w tkankę nerek myszy. Po paru tygodniach rozrosły się do prymitywnej formy zębów. Dopiero tak wykształcone zarodki zębów przeszczepiono do szczęk myszy biorczyń, gdzie prawie za każdym razem przekształcały się w pełny funkcjonalne organy z wykształconymi nerwami i naczyniami krwionośnymi. Eksperyment powtórzono także z bezpośrednim przenoszeniem zalążków zębów z hodowli w żelu do pustych kieszonek po usuniętych zębach. Również w tym przypadku często udawało się doprowadzić do rozwoju zębów.
Jak przyznają autorzy, wyhodowane w ten sposób zęby nie są tak mocne jak prawdziwe ale w pełni mogą służyć do gryzienia. Nie w pełni odpowiadały także typowi zęba (jego kształtowi) jaki występuje w danym miejscu szczęki. Jest to jednak pierwszy przypadek, w którym komórki macierzyste odtworzyły pełny organ bez użycia szkieletu kolagenowego (ang. scaffold, pol. rusztowanie) i w miejscu w którym je wprowadzono (pustym zębodole).
Nie są to pierwsze prace nad hodowlą zębów z komórek macierzystych. Od kilku lat projekt taki prowadzą naukowcy z King*s College w Londynie. Trzy lata temu o uzyskaniu prostych zębów świń i szczurów z komórek macierzystych w hodowli laboratoryjnej informował zespół naukowców z Brazyli i Bostonu. Kilka miesięcy temu o uzyskaniu struktur korzeni zębowych z komórek macierzystych z ludzkich zębów mądrości, podał zespół z University of Southern California School of Dentistry. Podobny projekt rozwija University of Connecticut School of Dental Medicine.
Wszystkie te prace wydają się być na etapie przechodzenia z eksperymentów na zwierzętach w kierunku ludzi. Droga wydaje się jednak jeszcze daleka. Choć już powstał bank komórek macierzystych pozyskiwanych z miazgi zębów mlecznych, prowadzony przez firmę BioEnd w Astin, USA.
Udane próby wszczepiania narządów uzyskanych z komórek macierzystych ludziom udało się przeprowadzić z pęcherzem moczowym. Pierwszą operację wykonano w 1999 roku.
W tym przypadku od pacjentów pobierano wymaz komórek mięśniowych i ścianek pęcherza moczowego. Naukowcy starali się uzyskać komórki macierzyste unipotencjalne. Potrafią się one dzielić ale różnicować tylko do jednego typu komórek dojrzałych. Wymaz taki umieszczano na specjalnej pożywce, a następnie przenoszono na szkielet kolagenowy w kształcie połówki pęcherza. Uzyskany fragment był łączony w ciele pacjenta z jego własnym nie funkcjonującym pęcherzem. W tych warunkach dalej wzrastał, natomiast kolagenowy szkielet ulegał stopniowemu rozkładowi. Po kilku tygodniach organ odzyskiwał swoją funkcjonalność.
Wszystkie powyższe badania, są jednak nadal bardzo drogie i nie wychodzą poza stadium eksperymentu.
Źródła:
- M.T. Duailibi i in., Bioengineered Teeth from Cultured Rat Tooth Bud Cells, Jurnal of Dental Research, 2004, 83(7), 523-528;
- J.Chu, Regrowing Tooth, Technology Reviev, 2007.02.22;
- J.M.Perkel, Teeth, whiskers bioengineered, The Scientist, 2007.02.19;
- Tokyo University of Science, Tokyo University of Science researchers succeed in artificial organ (tooth) regeneration technology, 2007.02.28.