Hodowanie i wszczepianie zębów z komórek macierzystych

Komórki macierzyste w stomatologii – możliwości zastosowania w praktyce – część 2.

Po naukowym wstępie zagadnienia możliwości hodowli zębów, które omawialiśmy w tym temacie, prezentujemy możliwości zastosowania w praktyce. Komórki macierzyste z zębów wykorzystuje się obecnie w wielu obszarach stomatologii i medycyny, często w połączeniu z tzw. inżynierią tkankową, gdzie stosuje się różnego rodzaju ażurowe konstrukcje (z metalu lub biosyntetyku), wszczepiane w ciało i przeznaczone do zasiedlenia komórkami macierzystymi. Jest to baza do odtworzenia utraconych/zniszczonych tkanek lub narządów. Same komórki macierzyste lub w połączeniu ze zdobyczami inżynierii tkankowej wykorzystywane są –  lub testuje się ich zastosowanie – w następujących obszarach[1]:

• Leczenie zaburzeń neurologicznych – głównie z wykorzystaniem komórek macierzystych miazgi zęba (DPSC) oraz komórek macierzystych miazgi zęba mlecznego (SHED):
  • regeneracja uszkodzonych neuronów w ośrodkowym układzie nerwowym – regeneruje się neurony ruchowe i dopaminergiczne istoty czarnej śródmózgowia (komórki DPSC);
  • neuroregeneracja całkowicie przeciętego rdzenia kręgowego i przywracanie funkcji ruchowych w kończynach dolnych (komórki PDLSC i SHED);
  • leczenie skutków udarów mózgu czy choroby Parkinsona (komórki DPSC);
  • leczenie urazów nerwowych poprzez scalenie połączenia pomiędzy aksonami (komórki DPSC).
• Stymulacja angiogenezy i neowaskularyzacji, czyli tworzenie naczyń krwionośnych i rozbudowa sieci naczyń krwionośnych – komórki macierzyste próbuje się wykorzystać do leczenia choroby niedokrwiennej serca, a także do regeneracji miazgi zęba (tkanka ta jest silnie ukrwiona) – wykorzystuje się do tych celów komórki DPSC.
• Leczenie chorób wątroby – wykorzystuje się tu zdolność przekształcania się komórek macierzystych miazgi zęba w hepatocyty. Komórki DPSC mogą być wykorzystywane np. w leczeniu marskości wątroby.
• Leczenie cukrzycy – przeszczep komórek SHED oraz DPSC pomaga przywrócić glikemię do właściwych wartości dzięki regeneracji zniszczonych komórek trzustki, które wytwarzają insulinę.
• Leczenie chorób narządu wzroku – do przywracania wzroku w przypadku ślepoty wywołanej uszkodzeniem rogówki lub do wytworzenia komórek zwojowych siatkówki – wykorzystuje się tu komórki DPSC. Ponieważ mają one to samo embrionalne pochodzenie co rogówka, wykorzystuje się je do wytworzenia struktury mającej właściwości zrębu rogówki. Z kolei komórki SHED mogą służyć do regeneracji nabłonka rogówki.
• Zwiększenie gęstości mineralnej kości i tworzenie nowych kości – poprzez wszczepienie komórek DPSC lub formowanie kości de novo z wykorzystaniem rusztowań z nowoczesnych biomateriałów. Już teraz wiadomo, że metoda ta ma ogromny potencjał do zastosowania klinicznego w rekonstrukcji kości.

Komórki macierzyste w stomatologii

Komórki macierzyste pozyskiwane z zębów mają wiele zastosowań w stomatologii, w tym: naprawa uszkodzonej zębiny, unaczynienie i regeneracja miazgi, regeneracja całych zębów, zastąpienie leczenia kanałowego skutecznym leczeniem biologicznym, całkowita regeneracja miazgi połączona z wytworzeniem włókien nerwowych i neowaskularyzacją, regeneracja zębiny, regeneracyjna terapia przyzębia, regeneracja po uszkodzeniach spowodowanych procesami zapalnymi. Jednak do regeneracji tkanek i struktur z obszaru twarzoczaszki wykorzystuje się nie tylko komórki macierzyste z zębów, ale także komórki macierzyste z innych obszarów ciała.

• Regeneracja tkanek żywych zęba – dzięki temu leczenie kanałowe w postaci, w jakiej znamy je obecnie, czyli przebiegające z oczyszczeniem kanałów korzeniowych i wypełnieniem ich gutaperką, odeszłoby w niebyt. Komórki DPSC potrafią bowiem zregenerować miazgę zęba – co wykazano zarówno w warunkach in vitro, jak i in vivo. Miazgę całkowicie zregenerowaną – wraz z naczyniami krwionośnymi i unerwieniem – udało się już uzyskać: w badaniach z udziałem dorosłych psów. Z kolei w badaniu – już na etapie przedklinicznym – z udziałem ludzi udało się udowodnić, że można regenerować zębinę o strukturze kanalikowej: dzięki komórkom SHED, które po przeszczepieniu do kanałów korzeniowych na całej ich długości różnicowały się w odontoblasty zdolne do wytworzenia zębiny o właściwej dla niej strukturze.

Leczenie kanałowe z wykorzystaniem komórek macierzystych wyglądałoby następująco: najpierw kanały zębowe byłyby dokładnie oczyszczane z chorej miazgi i dezynfekowane, a następnie umieszczane byłyby w nich komórki macierzyste wraz z elementami rusztowania z biomateriału i czynników wzrostu. Na takich fundamentach powstawałaby nowa miazga i dochodziłoby do ponownego ożywienia tymczasowo martwego zęba.

• Bioinżynieria zęba – w regeneracji całych zębów wykorzystuje się obecnie dwie metody:
  • Szkieletowa – komórki macierzyste lub prekursorowe umieszczone są w biokompatybilnej z tkankami strukturze przestrzennej, będącej implantem dopasowanym kształtem do uszkodzonego miejsca. Robi się to w celu wytworzenia zarodka zęba. Obecnie udało się w badaniach in vivo na szczurach uzyskać struktury przypominające korony zębów. Zawierały one tkanki odpowiadające szkliwu, zębinie, prezębinie oraz warstwom odontoblastów.
  • Agregacji komórek – w warunkach in vitro z tkanki nabłonkowej zęba i porcji komórek mezenchymatycznych hoduje się zarodek zęba, który następnie jest przeszczepiany do przyzębia. Po wszczepieniu takiego pierwotnego zarodka zęba w organizm dorosły – w zębodół po ekstrakcji siekacza żuchwy – udało się uzyskać strukturę o budowie i orientacji tkanek odpowiadających naturalnemu zębowi. To potwierdza, że regeneracja zębów i uzyskanie trzeciego lub kolejnego garnituru zębów są możliwe i osiągalne także u osób dorosłych.
• Periodontologia – komórki macierzyste stosowane są do leczenia paradontozy i trwają prace nad wykorzystaniem ich do regeneracji wszystkich struktur przyzębia. |Choć dzięki komórkom PDLSC i elementom rusztowań z biomateriału udało się uzyskać cement, elementy tkanki kostnej i włókna kolagenowe, to na razie nie zregenerowano kompletnego zestawu tkanek przyzębia i aparatu zawieszeniowego zęba. Wiadomo jednak, że do regeneracji tkanek przyzębia nie są niezbędne komórki macierzyste z obszaru jamy ustnej, gdyż wykazano, że można byłoby wykorzystać także komórki macierzyste ze szpiku kostnego, pochodzące na dodatek od innej osoby niż biorca przeszczepianego materiału (przeszczep allogeniczny)[2].

Badania nad zastosowaniem komórek macierzystych nabierają coraz większego tempa. Dzięki temu może już faktycznie za kilka dekad do dentysty będziemy przychodzić po nowe zęby – dosłownie nowe.

Przypisy:

[1]https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/2041731417702531

[2]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/joor.12843

Sprawdź się w krótkim quizie dotyczącym artykułu: