Je možné vypěstovat umělý zub?

Aby byl nový zub lépe vidět, vědci jej osvětlili zeleným fluorescenčním proteinem (GFP). V důsledku toho se stává viditelným v dutině ústní pod ultrafialovým světlem (foto: Takashi Tsuji/Tokyo University of Science).

A přestože byla technika testována pouze na laboratorních myších, vědci doufají, že v budoucnu zachrání lidi před transplantacemi orgánů nebo implantací zubních protéz.

Vědci z několika výzkumných center v Japonsku úspěšně vyřešili jeden z nejtěžších problémů, kterým medicína čelí, a z malého kousku speciálně upravené tkáně vypěstovali nový řezák. Z několika buněk se jim podařilo získat živý a funkční orgán. V budoucnu mohou pacienti místo kovokeramických implantátů dosáhnout růst vašich plných zubů.

Konečným cílem je růst zubu

Získávání nových orgánů z více buněk se na první pohled zdá být zcela přirozeným procesem: během vývoje organismu roste jakýkoli orgán. Například v určitém věku jsou mléčné zuby člověka nahrazeny stoličkami. Co vám brání tento proces zopakovat? Navíc existují druhy zvířat, u kterých se zuby neustále mění: například ztráta zubu pro žraloky není vůbec žádná tragédie.

Je však třeba mít na paměti, že růst nového zubu nebo jakéhokoli jiného orgánu probíhá obklopený jinými tkáněmi. Zub má navíc složitou stavbu a růst například skloviny by neměl předstihnout růst cév a nervů uvnitř kořenů zubů. Vývoj jakéhokoli orgánu proto vyžaduje koordinovanou migraci buněk: v určité fázi se jejich dělení musí zastavit nebo zpomalit a každá buňka musí získat svou vlastní specializaci.

Další problém čeká na rostoucí orgán z imunitního systému. Při transplantaci cizích buněk je tělo dokáže rozpoznat jako cizí a zničit je jako potenciálně nebezpečné. Pacienti, kteří dostali tkáňové transplantace od jiné osoby, jsou nuceni dlouhodobě užívat léky snižující imunitu a v některých případech jsou nežádoucí účinky imunosupresiv život ohrožující.

Bioinženýrství rostoucích zubů

Japonským vědcům vyrostl nový zub z malé skupiny buněk získaných jako výsledek složitých manipulací s myšími kmenovými buňkami. Spojením dvou různých typů kmenových buněk uvnitř kapky speciálního gelu a jejich podrobením dodatečnému zpracování získali vědci nejprve embryo budoucího zubu.

Dále byla směs dvou typů buněk umístěna do díry ponechané v myši v místě řezáku, který byl předtím odstraněn v anestezii. Pro sledování rostoucí tkáně byl k buňkám přidán gen zeleného fluorescenčního proteinu. Fluorescenční protein umožnil přesně vidět, kam migrovaly buňky umělého zubu, a zajistit, aby se spolu se zuby u hlodavců neobjevily žádné nové výrůstky.

Výsledek rostoucích zubů

V časopise Proceedings of the National Academy of Sciences zveřejnili vědci výsledky četných testů nového zubu. Na rentgenových snímcích a fotografiích se neliší od běžných a v síle není horší než vlastní zuby myši. Ukázalo se, že „nováček“ má stejně silnou sklovinu a byla stejně pevně zakořeněná v čelisti a udržovala si přirozenou úroveň citlivosti: uvnitř zubu vyrašily nervy a krevní cévy.

Jak říkají vědci, jejich práce poskytuje, když ne výrobu nových zubů na zubních klinikách, tak alespoň laboratorní model pro další hledání metod rostoucí nové zuby. Pokrok v oblasti regenerativní medicíny navíc dává naději, že v budoucnu to bude možné rostou víc než jen zuby.

Myši, které přišly o zuby v důsledku zranění, nemoci nebo nesprávného zacházení, mají nyní klid. Nebudou muset utrácet peníze implantáty a mosty. Japonští vědci nyní mohou pomoci hbitým zvířatům rostou nové plné stoličky. Ale co člověk?

Skupina Takashi Tsuji z Tokijské univerzity vědy dosáhla působivého pokroku. Dříve se japonští vědci učili rostou zárodky zubů (o průměru asi 500 mikrometrů) a dokonce je implantoval do dásní hlodavců.

Teprve nyní však dokázali proces vylepšit natolik, že z embrya vyrostl plnohodnotný molár (pro jistotu byl experiment několikrát opakován).

„To má každý vyrostlý zub všechno bylo na svém místě: sklovina, dentin, dřeň, cévy a nervová vlákna, hlava a kořeny,“ říká doktor Kazuhisa Nakao. Mimochodem, pokud bylo dříve možné získat různé hlavy zubů, pak byly kořeny poprvé pěstovány.

Pětidenní zubní embryo bylo umístěno do dásně (nahoře), prořezalo se po 36 dnech (uprostřed) a plně vyrostlo po 49 dnech (dole) (foto Takashi Tsuji/Tokyo University of Science).

Nové zuby se dobře vypořádaly s jakýmkoli myším krmivem, poznamenávají autoři ve své práci, publikované s otevřeným přístupem v PNAS.

K vytvoření embrya byly stejně jako dříve použity mezenchymální a epiteliální buňky získané z myších embryonálních kmenových buněk. Zatím je to jediný zdroj kompletního chrupu. V budoucnu však lze tolik potřebné buňky extrahovat z jiného zdroje (kmenové buňky se získávají z kožních buněk a zubů moudrosti).

Tento úspěch rozhodně posouvá vědu o krok kupředu a přibližuje možnost vyrůstání zubu lidem. Některé problémy však zbývá vyřešit, říká profesor Masaki Shimono z Tokyo Dental College. Je tedy nutné naučit se řídit růst určitých typů zubů a také polohu tuberkul na nich.

Tsuji dodává, že i přes užitečnost narostlých zubů zatím s kolegy neumí „regulovat“ šířku hlavy, celkovou velikost zubu (ukazují se o něco menší než skutečné), popř. rychlost růstu (u lidí, na rozdíl od myší, rostou zuby v dásních roky).

Technologii lze přenést na člověka až za 15 let, ale vědci už nyní sní o budoucím vývoji. Ostatně teoreticky lze metodou vytvořit embrya dalších orgánů k transplantaci (srdce, ledviny, játra a možná i plíce).

Nahoře je schéma tvorby a pěstování bioinženýrského zubu. Níže: rozdíl mezi přirozenými a vyrostlými zuby (ilustrace a fotografie PNAS).

„Konečným cílem veškerého výzkumu regenerativní medicíny je vytvořit plně vyvinuté, správně fungující bioinženýrské orgány, které nahradí ty poškozené zraněním, nemocí nebo stárnutím,“ vysvětluje Tsuji.

Praktické využití technologie bude podle odborníků možné nejdříve za pět let.

Podrobná zpráva o výsledcích výzkumu japonských vědců na rostoucí zuby publikováno v oficiálním vědeckém časopise americké Národní akademie věd.

Revoluční vynález v oblasti osobní hygieny vytvořil japonský vědec Kazue Yamagashi. Díky zubní pastě, kterou vynalezl, budete moci brzy zapomenout na děsivé zubní vrtačky.

Pomocí zubní pasty, kterou vytvořil doktor Yamagashi, můžete rychle a bezbolestně vyplnit díry a praskliny v zubech a také obnovit zubní sklovinu bez použití vrtačky, píše The Daily Telegraph.

Dnes je jediným způsobem, jak ošetřit otvory v zubech, instalace plomby. K tomu musí lékař vyvrtat postiženou oblast zubu a vyplnit výslednou dutinu speciálním roztokem. Hlavní nevýhodou této metody je, že se při ní zničí významná část zdravého zubu. Pacient také zažívá extrémně nepříjemné pocity.

Pasta Dr. Yamagashi tento problém řeší. Svým složením je podobný zubní sklovině a lze jej aplikovat přímo na trhlinu v zubu. Sklovina byla získána jako výsledek experimentů s hydroxylapatitem, hlavní složkou zubů. Nejprve kyselina obsažená v látce mírně rozpustí povrch popraskané skloviny.

Po třech minutách pasta zkrystalizuje a umělý materiál se pevně začlení do struktury přírodní skloviny. Pasta má také silný antibakteriální účinek.

Testy japonských zubařů ukazují, že zub zahojený pomocí kouzelné pasty se neliší od zdravého. Rozdíl není vidět ani pod mikroskopem.

• Moderní stomatologie
• Úspěchy Japonska
• Rostoucí zuby