Um Ameloblasten (Zellen die Zahnschmerz bilden können) im Labor zu erzeugen, musste das multidisziplinäre Team der University of Washington in Seattle zunächst das genetische Programm verstehen, das die Stammzellen dazu bringt, sich zu diesen hochspezialisierten schmelzproduzierenden Zellen zu entwickeln.
Es gelang ihnen, undifferenzierte menschliche Stammzellen dazu zu bringen, sich zu Ameloblasten zu entwickeln. Dazu identifizierten sie „wichtige Signalwege, die während der Entwicklung zwischen den Stützzellen und den Ameloblasten beteiligt sind.
Dabei setzten sie die Stammzellen chemischen Signalen aus, von denen bekannt war, dass sie verschiedene Gene in einer Abfolge aktivieren. In einigen Fällen verwendeten sie bekannte chemische Signale. In anderen Fällen schufen sie am Computer entworfene Proteine, die eine verstärkte Wirkung hatten. Bei der Durchführung dieses Projekts identifizierten die Wissenschaftler auch zum ersten Mal einen anderen Zelltyp, den so genannten Subodontoblasten, von dem sie annehmen, dass er ein Vorläufer des Odontoblasten (Zellen die Dentin bilden) ist.
Die Forschenden fanden heraus, dass diese Zelltypen zusammen zur Bildung kleiner, dreidimensionaler, mehrzelliger Miniorgane, sogenannter Organoide, veranlasst werden können. Diese organisierten sich in Strukturen, die denen der sich entwickelnden menschlichen Zähne ähnelten, und sezernierten drei wichtige Schmelzproteine: Ameloblastin, Amelogenin und Enamelin. Diese Proteine bildeten dann eine organische Matrix und mineralisieren im Verlauf.
Das Team hofft nun, den Prozess zu verfeinern, um einen Zahnschmelz herzustellen, der in seiner Haltbarkeit mit dem natürlichen Zahnschmelz vergleichbar ist, und den man zur Wiederherstellung beschädigter Zähne verwenden kann. Ein Ansatz sei die Herstellung von Zahnschmelz im Labor, der dann zum Füllen von Kavitäten und anderen Zahnhartsubstanzdefekten verwendet werden kann.
Ein anderer, ehrgeizigerer Ansatz bestehe darin, „lebende Füllungen“ zu schaffen, die in Defekte hineinwachsen und diese regenerieren könnten. Letztendlich sei es das Ziel, aus Stammzellen gewonnene Zähne zu schaffen, die verlorene Zähne vollständig ersetzen können. Dies ist allerdings noch ferne Zukunftsmusik.
Ihre freundliche Zahnarzt Praxis in Berlin Lichtenberg
Original Publication:
Alghadeer A, Hanson-Drury S, Patni AP et al. Single-cell census of human tooth development enables generation of human enamel. Dev Cell. 2023 Aug 11:S1534-5807(23)00360-X. doi: 10.1016/j.devcel.2023.07.013. Epub ahead of print. PMID: 37582367
Hashtags: Zahnarzt Berlin Lichtenberg, Prophylaxe, Zahnreinigung, Guided Biofilm Therapy, GBT, Kunststofffüllungen, Wurzelkanalbehandlung