Zastępcze zęby hodowane w laboratorium?

Brytyjscy naukowcy znaleźli sposób na hodowlę zębów w laboratorium. Opracowany przez nich biomateriał pomaga komórkom komunikować się ze sobą, ułatwiając tworzenie struktur nowego zęba. Technika ta może w przyszłości stać się alternatywą dla implantów i wypełnień, oferując naturalne i trwałe rozwiązanie dla osób ze zdekompletowanym uzębieniem.

Niektórym zwierzętom, jak rekinom czy słoniom, zęby stale odrastają, ale człowiek posiada jedynie zestaw zębów mlecznych, które później są zastępowane zębami stałymi. Ta cecha, czyli występowanie tylko dwóch generacji zębów, nazywana jest difiodontyzmem i stałe zęby już nie podlegają wymianie. A zdekompletowane uzębienie może stanowić źródło dyskomfortu w kontaktach z otoczeniem. Może również utrudniać spożywanie niektórych pokarmów, co z kolei ma negatywny wpływ na możliwości zdrowego odżywiania się.

Według Światowej Organizacji Zdrowia, ubytki w zębach dotykają niemal każdej grupy wiekowej i towarzyszą im poważne problemy zdrowotne. Dodatkowo, bezpośrednie i pośrednie koszty ich leczenia oraz leczenia związanych z nimi chorób są ogromnym obciążeniem finansowym zarówno dla poszczególnych osób, jak i całych systemów opieki zdrowotnej.

Nadzieją na rozwiązanie problemu mogą być niedawne badania naukowców z King’s College London (KCL) i Imperial College London (ICL). Opracowali oni nowy materiał, który wzmacnia komunikację, ułatwiając komórkom wspólne działania w tworzeniu nowych struktur zęba. Hydrożel stworzony przez zespół działa jako rusztowanie, które wspomaga komórki macierzyste w naturalnym wzroście zębów.

Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „ACS Macro Letters” (DOI: 10.1021/acsmacrolett.4c00520).

Zęby z laboratorium

Zastępcze zęby hodowane w laboratorium? Ta wizja wkrótce może się ziścić. Naukowcy z Wielkiej Brytanii opracowali nowy materiał, który może pozwolić im na „produkcję” zębów z komórek pacjenta, co w przyszłości może stanowić alternatywę dla obecnie stosowanych wypełnień i implantów stomatologicznych.

Badania te są częścią trendu w medycynie regeneracyjnej, którego celem jest wykorzystanie biologii do naprawy lub wymiany uszkodzonych części ciała. Zamiast polegać na materiałach sztucznych, takich jak implanty lub protezy, uczeni pracują nad wyhodowaniem naturalnych zamienników przy użyciu komórek macierzystych i środowisk bioinżynieryjnych.

Naukowcy na całym świecie od lat pracują nad odtworzeniem procesu wzrostu zębów. Zęby zaczynają rosnąć z komórek macierzystych podczas wczesnego rozwoju embrionalnego. Komórki macierzyste z różnych rodzajów tkanek embrionalnych komunikują się ze sobą za pomocą cząsteczek sygnałowych, aby zainicjować tworzenie się struktury zębów. Komórki macierzyste różnicują się w różne formy komórek, które następnie wydzielają materiały, z których ostatecznie zbudowany jest ząb, takie jak szkliwo czy zębina.

Opracowany przez brytyjskich badaczy hydrożel umożliwia komórkom macierzystym komunikację w taki sam sposób, w jaki odbywa się to w organizmie. Hydrożel, miękki, lekki i żelowaty materiał, może wchłonąć duże ilości wody i naśladuje środowisko wokół komórek w ciele.

Przyszłość stomatologii?

– Zęby hodowane w laboratorium regenerowałyby się naturalnie, integrując się ze szczęką jak prawdziwe zęby. Byłyby mocniejsze i pozbawione ryzyka odrzucenia, oferując trwalsze i biologicznie kompatybilne rozwiązanie niż wypełnienia lub implantów – powiedział Xuechen Zhang z KCL. – Plomby nie są najlepszym rozwiązaniem do naprawy zębów. Z czasem osłabiają strukturę zęba, mają ograniczoną żywotność i mogą prowadzić do dalszej próchnicy lub nadwrażliwości. Implanty wymagają inwazyjnego zabiegu chirurgicznego i dobrego połączenia z kością. Oba rozwiązania są sztuczne i nie przywracają w pełni naturalnej funkcji zęba, co może prowadzić do długoterminowych powikłań – dodał.

Brytyjscy badacze opracowali materiał, który imituje w laboratorium środowisko potrzebne do wzrostu zębów i pozwala odtworzyć proces rozwoju zęba. Ich hydrożel umożliwia komórkom lepszą komunikację między sobą. Oznacza to, że jedna komórka może „powiedzieć” innej, aby zaczęła różnicować się w komórkę zęba. Hydrożel może działać bez zakłócania innych procesów biologicznych i bardziej przypomina to, co dzieje się w ludzkim ciele.

– Opracowaliśmy ten materiał, aby odtworzyć środowisko wokół komórek w ciele, znane jako macierz. Gdy wprowadziliśmy hodowane komórki, były one w stanie wysyłać do siebie sygnały, aby rozpocząć proces formowania zębów. Poprzednie próby zakończyły się niepowodzeniem, ponieważ wszystkie sygnały były wysyłane jednocześnie. Nowy materiał uwalnia sygnały powoli, odtwarzając to, co dzieje się w organizmie – wyjaśnił Zhang.

Badacze pracują teraz nad odtworzeniem odpowiedniego dla wzrostu zębów środowiska w jamie ustnej. Mają już kilka pomysłów. – Możemy przeszczepić młode komórki zęba w miejsce brakującego zęba i pozwolić im rosnąć w jamie ustnej. Alternatywnie moglibyśmy stworzyć cały ząb w laboratorium przed umieszczeniem go w ustach pacjenta. W obu przypadkach musimy rozpocząć bardzo wczesny proces rozwoju zęba w laboratorium – zaznaczył Zhang.

Źródło: King’s College London, Science Alert, fot. Politikaner/ Wikimedia Commons/ CC BY-SA 3.0