Διεθνής ερευνητική ομάδα ανακάλυψε δύο ξεχωριστές σειρές βλαστοκυττάρων που παίζουν καθοριστικό ρόλο στον σχηματισμό των ριζών των δοντιών και του γύρω φατνιακού οστού.
Μελετώντας γενετικά τροποποιημένα ποντίκια και παρακολουθώντας πώς εξελίσσονται μεμονωμένα κύτταρα με την πάροδο του χρόνου η ομάδα αποκάλυψε βασικές διαδικασίες σηματοδότησης που καθοδηγούν την εξειδίκευση των βλαστοκυττάρων κατά την ανάπτυξη των δοντιών. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να ανοίξουν τον δρόμο για μελλοντικές θεραπείες αναγέννησης δοντιών.
Η αντικατάσταση χαμένων δοντιών βασίζεται εδώ και χρόνια σε τεχνητές λύσεις όπως εμφυτεύματα και οδοντοστοιχίες. Αν και αποτελεσματικές, αυτές οι επιλογές δεν μπορούν να αναπαράγουν πλήρως τη δομή, τη λειτουργία και τη φυσική αίσθηση ενός πραγματικού δοντιού. Για αυτόν τον λόγο οι επιστήμονες προσπαθούν εδώ και δεκαετίες να κατανοήσουν πώς σχηματίζονται τα δόντια με στόχο να μπορέσουν κάποτε να τα αναγεννούν φυσικά.
Η διαδικασία είναι εξαιρετικά πολύπλοκη. Η ανάπτυξη των δοντιών εξαρτάται από τον συντονισμό πολλών διαφορετικών τύπων κυττάρων και ιστών όπως ο οδοντικός πολφός, το όργανο της αδαμαντίνης και τα κύτταρα που σχηματίζουν το οστό της γνάθου. Όλα αυτά επικοινωνούν μέσω περίπλοκων δικτύων σηματοδότησης που ελέγχουν με ακρίβεια πώς σχηματίζεται κάθε μέρος του δοντιού από τη μύλη έως τη ρίζα. Παρά τις δεκαετίες έρευνας πολλές λεπτομέρειες παραμένουν άγνωστες.
Οι έρευνες
Για να καλύψει αυτά τα κενά γνώσης, μια ομάδα με επικεφαλής την επίκουρη καθηγήτρια Μιζούκι Ναγκάτα από το Τμήμα Περιοδοντολογίας της Σχολής Ιατρικών και Οδοντιατρικών Επιστημών του Ινστιτούτου Επιστήμης του Τόκιο και τη Γουανίντα Όνο από το Κέντρο Ιατρικής Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Τέξας συνεργάστηκε με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και άλλα ιδρύματα.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν γενετικά τροποποιημένα ποντίκια και προηγμένες τεχνικές ιχνηλάτησης κυτταρικών σειρών, ώστε να παρακολουθήσουν τη συμπεριφορά των κυττάρων στην κορυφή της αναπτυσσόμενης ρίζας του δοντιού. Μέθοδοι όπως μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης, φθορίζουσα σήμανση και απενεργοποίηση γονιδίων τους επέτρεψαν να παρατηρήσουν πώς συγκεκριμένες πρωτεΐνες σηματοδότησης επηρεάζουν το είδος των κυττάρων στα οποία εξελίσσονται τελικά τα βλαστοκύτταρα.
Η ανακάλυψη
Η ομάδα εντόπισε έναν μέχρι σήμερα άγνωστο πληθυσμό μεσεγχυματικών βλαστοκυττάρων ο οποίος διαχωρίζεται σε δύο διαφορετικές αναπτυξιακές πορείες. Η πρώτη σειρά συνδέεται στενά με τον σχηματισμό της ρίζας του δοντιού. Προέρχεται από την ακρορριζική θηλή, έναν μαλακό ιστό που βρίσκεται μέσα στο επιθηλιακό έλυτρο της ρίζας. Τα κύτταρα αυτά παράγουν την πρωτεΐνη CXCL12 γνωστή για τον ρόλο της στον σχηματισμό οστού στον μυελό των οστών.
Μέσω ενός μηχανισμού σηματοδότησης που ονομάζεται κανονικό μονοπάτι Wnt, τα κύτταρα που εκφράζουν CXCL12 μπορούν να εξελιχθούν σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων. Μπορούν να σχηματίσουν οδοντοβλάστες, οι οποίοι δημιουργούν την οδοντίνη, καθώς και κυτταροβλάστες τσιμέντου που παράγουν το εξωτερικό στρώμα της ρίζας. Σε συνθήκες αναγέννησης, μπορούν ακόμη να μετατραπούν σε οστεοβλάστες που σχηματίζουν φατνιακό οστό.
Η δεύτερη σειρά βλαστοκυττάρων βρίσκεται στον οδοντικό θύλακα, μια δομή που περιβάλλει το αναπτυσσόμενο δόντι και συμβάλλει στον σχηματισμό των ιστών που το στηρίζουν.
Σε αυτή την περιοχή οι ερευνητές εντόπισαν κύτταρα που εκφράζουν την πρωτεΐνη PTHrP. Αυτά μπορούν να διαφοροποιηθούν σε κυτταροβλάστες τσιμέντου, ινοβλάστες περιοδοντικού συνδέσμου και οστεοβλάστες που σχηματίζουν το φατνιακό οστό.
Ωστόσο η διαδικασία αυτή δεν συμβαίνει αυτόματα. Εξαρτάται από συγκεκριμένες μοριακές συνθήκες. Όπως εξηγεί η Ναγκάτα: «Παρατηρήσαμε ότι το μονοπάτι Hedgehog–Foxf πρέπει να κατασταλεί ώστε να προωθηθεί η δημιουργία οστεοβλαστών φατνιακού οστού από τα κύτταρα που εκφράζουν PTHrP στον οδοντικό θύλακα, αποκαλύπτοντας έναν μοναδικό, ειδικό για τα δόντια, μηχανισμό σχηματισμού οστού που απαιτεί προσεκτική ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της σηματοδότησης Hedgehog.»
Συνολικά, οι ανακαλύψεις αυτές προσφέρουν μια πιο καθαρή εικόνα για το πώς αναπτύσσονται τα δόντια και το οστό που τα στηρίζει μέσα στο σώμα. Χαρτογραφώντας τον ρόλο αυτών των δύο σειρών βλαστοκυττάρων και τα σήματα που τις καθοδηγούν, οι ερευνητές διαθέτουν πλέον ένα ισχυρότερο πλαίσιο κατανόησης του σχηματισμού της ρίζας των δοντιών.
Η Ναγκάτα τόνισε επίσης τη σημασία των ευρημάτων: «Τα ευρήματά μας προσφέρουν ένα μηχανιστικό πλαίσιο για τον σχηματισμό της ρίζας των δοντιών και ανοίγουν τον δρόμο για καινοτόμες αναγεννητικές θεραπείες βασισμένες σε βλαστοκύτταρα για τον οδοντικό πολφό, τους περιοδοντικούς ιστούς και το οστό»
