Zobje iz epruvete

Si lahko zamislite, da vam zobozdravnik izpuli oboleli zob, iz zobne pulpe zbere matične celice, te pa potem uporabi za rast novega, vam lastnega, biološkega, zoba. Torej nič več vrtanja, nič več umetnih zob, kovinskih vsadkov. Znanstvena fantastika? Ja, res fantastično in tudi znanstveno. Medtem ko mi ščetkamo in nitkamo, znanstveniki, ki se ukvarjajo s tkivnim inženirstvom, razvijajo metode regeneracije zob (laboratorijsko gojenje novih zob) s pomočjo matičnih celic.

V zadnjih desetih letih se je za regeneracijo zob kot najbolj obetavna pokazala tehnika, ki združuje tehnologijo matičnih celic z znanostjo o materialih, t.j. matičnih celic in poroznih ogrodij.Porozno ogrodje iz biorazgradljivega materiala (primer na sliki) nasadijo z matičnimi celicami, predhodno izoliranimi iz zobne pulpe ali kostnega mozga. Ogrodje služi kot (začasen) nosilec za pritrditev, rast in diferenciacijo celic. Te v ogrodju tvorijo novo zobno tkivo, ogrodje pa se medtem počasi raztaplja in daje prostor novonastalemu zobnemu tkivu.

Seveda je poleg ustrezne stimulacije in interakcije matičnih celic, ki se morajo pravilno diferencirati in hkrati nalagati mineralna tkiva, dentin, sklenino in cement v pravem razmerju, velik izziv tudi priprava primernega ogrodja za celice. Pri ogrodju je poleg biokompatibilnosti in biorazgradljivosti zelo pomembna tudi arhitektura. Ogrodje mora seveda posnemati obliko zoba, imeti primerno poroznost, ki omogoča dotok hranil, odtok odpadnih produktov celic in zagotavljati biološko ustrezno bivalno okolje celicam. Zato je pomembna tudi morfologija površine, ki naj bi spominjala na ekstracelularni matriks (naravna opora celicam) in tako omogočala pritrditev celic. Primerni materiali za ogrodja so t.i osteoinduktivni anorganski materiali na osnovi kalcija, ki spodbujajo nastanek hidroksiapatita (mineralni gradnik kosti in zob), naravni polimerni materiali (npr. kolagen, hitin, fibroin) in sintetični polimerni materiali (npr. poli-L-laktična kislina in poliglikolna kislina). Materiale iz vseh treh skupin materialov je mogoče poljubno oblikovati, različne kombinacije materialov pa omogočajo prilagajanje lastnosti ogrodja (npr. poroznost, hitrost razgradnje, bioinduktivnost). Čeprav je v laboratoriju s pomočjo matičnih celic že mogoče vzgojiti nov zob, pa ta za uspešno vraščanje potrebuje tudi ožiljenje, zato običajno ogrodje skupaj s celicami in rastnimi faktorji vsadijo na mesto manjkajočega zoba ter s tem zagotovijo boljše okolje za nastanek ožilja.

V zadnjem času je bilo v strokovni literaturi objavljenih že kar nekaj spodbudnih primerov uspešne priprave bioloških zob, tako v laboratoriju (in vitro) kot v čeljusti (in vivo). Najbolj odmeven primer prihaja od japonskih znanstvenikov (Ikeda et al.). Ti so miški vsadili zobno zasnovo, ki so jo pripravili z mešanjem kolagenskega hidrogela ter mezenhimskih in epitelijskih celic (oboje sodelujejo pri nastanku zoba). Ko je zmes celic začela diferencirati, so jo vstavili na mesto manjkajočega zoba in že po nekaj tednih je miški zrastel nov, popolnoma delujoč zob, z ožiljenjem, oživčenjem in primerno mehansko stabilnostjo.

Sliši se zelo spodbudno, vendar je do uporabe pri ljudeh potrebnih še precej raziskav, ki bodo pripomogle ustvariti optimalno ogrodje ter omogočile razumevanje vseh procesov, ki so vključeni pri nastanku zoba.

Viri:

Slika: http://www.popsci.com/science/article/2010-05/new-…

  • Ikeda et al., Fully functional bioengineered tooth replacement as an organ replacement therapy, PNAS, 2009
  • Steindorff et al., Innovative approaches to regenerate teeth by tissue engineering, Archives of Oral Biology, 59, 2014.
  • Zhang et al., Review scaffold design and stem cells for tooth regeneration, Japanese Dental Science Review, 49, 2013.

Prispevek je bil originalno objavljen v novičniku Od ust do ust