Návštěva zubaře je pro většinu lidí poměrně nepříjemná představa. A není divu, často při ní dojde na bolestivé zákroky, zvlášť když jde o náhradu zubu. Ta vyžaduje invazivní chirurgický výkon, při kterém se do čelistní kosti pacienta zavádí titanový šroub. Následuje několik měsíců čekání, než se šroub pevně spojí s kostí a vytvoří umělý kořen, na nějž se nakonec nasadí korunka. Vědci proto už delší dobu hledají způsoby, jak do lidské čelisti implantovat skutečné biologické zuby – nebo je přímo „vypěstovat“ v laboratoři.
Tato myšlenka sahá podle šéfky regenerativní stomatologie na londýnské King’s College Any Angelovy Volponiové až do 80. let minulého století. Ona sama se problematice věnuje téměř dvě desetiletí, přičemž bývá experty označována za průkopnici v oblasti regenerace zubů. Před více než deseti lety byla členkou týmu, kterému se podařilo vytvořit biologický zub s použitím lidských buněk z dásní a zubních buněk odebraných z embrya myší, uvádí CNN.
Na tento výzkum Volponiová navázala letošní studií, v níž dosáhla průlomu při přípravě materiálu, jenž slouží jako „pouzdro“ pro rostoucí zub v laboratoři a lépe napodobuje skutečné prostředí v lidských ústech. Jde o klíčový krok na cestě k nahrazení myších buněk lidskými a jejich stimulaci k vytvoření zubu.
Osmidenní růst
Zmíněné prostředí, které vědci označují jako „lešení“ nebo spíše matrici, je pro vznik laboratorně pěstovaného zubu naprosto zásadní. Proto se stalo hlavním tématem studie. Tentokrát však vědci použili hydrogel, tedy polymer s vysokým obsahem vody, namísto kolagenu jako v roce 2013.
„Nejprve získáme buňky z myších embryí, pak je smícháme a odstředíme, abychom získali malý shluk buněk. Ten pak vstříkneme do hydrogelu a necháme růst přibližně osm dní,“ vysvětluje spoluautor studie Süe-čchen Čang s tím, že lidské buňky tentokrát nebylo nutné použít proto, jelikož se práce soustředila na samotné prostředí.
Po oněch osmi dnech se uvnitř hydrogelu vytvoří struktury podobné zubům. V dřívější studii z roku 2013 byly tyto „zárodky zubu“ přeneseny do myší, kde se vyvinuly do zubní struktury se vznikajícími kořeny a sklovinou.
Výhody skutečného chrupu
Je zřejmé, že než bude možné laboratorně vypěstovaný zub použít u lidského pacienta, musí se vyřešit ještě řada problémů – včetně například toho, jak nahradit embryonální myší buňky lidskými. Nový materiál nicméně pomáhá odstranit některé problematické části, protože zlepšuje interakci mezi buňkami, které mají nový zub vytvořit.
Pokud se uvedený problém podaří vyřešit, existují dva možné přístupy, jak výsledky začlenit do běžné stomatologické praxe. „Buď vypěstujeme zub do určité fáze vývoje a poté ho vložíme do lůžka, kde by mohl dorůst v nový biologický zub a začlenit se do organických struktur, jako je kost a vazivo. Anebo zub nejprve v laboratoři vypěstujeme celý a teprve poté ho chirurgicky implantujeme,“ míní Volponiová a dodává, že zatím není jasné, který přístup bude vhodnější.
V každém případě by měl biologický náhradní zub z vlastních buněk pacienta oproti běžným implantátům mnoho výhod. Tělo by ho přijalo bez rizika zánětu či odmítnutí, navíc by působil přirozeněji – na rozdíl od implantátů, které nejsou citlivé na tlak, protože jsou srostlé s kostí.
Další směry výzkumu
Na podobných projektech pracují i další vědci po celém světě, kteří zkoušejí různé cesty regenerace zubů. Například Kacu Takahaši a jeho kolegové z Medical Research Institute Kitano Hospital v Ósace vyvíjejí léčbu založenou na protilátkách, jejímž cílem je podpořit jejich růst u lidí s poruchami, jako je vrozená absence zubů. Tato léčba již vstoupila do klinických zkoušek a mohla by být dostupná do konce desetiletí.
Také týmu vedenému Pamelou Yelickovou ze School of Dental Medicine na Tufts University se podařilo koncem roku 2024 vypěstovat s pomocí člověčích a prasečích buněk zuby podobné těm lidským. Prasata k tomu využili proto, že jim na rozdíl od lidí během života zuby několikrát dorůstají. Cílem výzkumu přitom je přimět buňky v lidské čelisti, aby zuby obnovovaly bez použití prasečích buněk.
Podobně uspěl i tým vedený profesorkou biochemie Hannele Ruoholou-Bakerovou z University of Washington, když vypěstoval kmenové buňky zubní dřeně z lidských kmenových buněk získaných z darovaných zubů moudrosti. „Naším cílem je odhalit molekulární plán tvorby lidského zubu a ten replikovat v laboratoři. Naše platforma generuje klíčové lidské buňky tvořící zuby od základu a vede je po autentických vývojových drahách, zatímco tým Volponiové vytváří struktury podobné zubům z existujících zubních tkání,“ vysvětluje Ruohola-Bakerová, která věří, že se výsledky výzkumu brzy dostanou k pacientům – biologická oprava či náhrada zubů prý bude reálná během nadcházející dekády.
