Naukowcy do badań wybrali właśnie aligatory, bo budowa ich zębów charakteryzuje się dużym podobieństwem do struktury zębów ludzkich. Uzębienie aligatorów, podobnie jak człowieka, ulokowane jest w zębodołach kości szczęk. Od gadów różni nas jednak, pewna podstawowa kwestia. U człowieka zęby rosną tylko dwukrotnie w ciągu życia. Gdy wypadają mleczaki, a na ich miejscu pojawiają się zęby stałe. Z kolei zęby aligatora mogą ulegać regeneracji nawet 50-krotnie w ciągu całego życia. Podobnie jak w przypadku innych tkanek, także podczas regeneracji zębów istotną rolę odgrywają komórki macierzyste zlokalizowane wewnątrz każdej blaszki zębowej zwierząt.

„U ludzi występują tylko dwa zestawy zębów: mleczne i stałe. Jednak w świecie przyrody jest inaczej. Naszym celem jest zidentyfikowanie komórek macierzystych, które mogą być źródłem do odnowy zębów u dorosłych ludzi. Najpierw jednak musimy zrozumieć, jak to się dzieje, że aligator wymienia pełen zestaw zębów nawet do 50 razy w ciągu całego swojego życia” - powiedział kierownik zespołu, profesor Cheng-Ming Chuong.

Komórki macierzyste człowieka wydają zęby tylko dwa razy, po czym ulegają wyłączeniu. Są jednak nadal obecne i niekiedy mogą się przyczyniać u ludzi dorosłych do pojawienia się dodatkowych zębów (np. zębów mądrości). Nie pozostaje nic innego jak przekuć teraz tę wiedzę w praktykę. Jednak zanim zostanie opracowana technologia polegająca na modyfikacji u ludzi opisanych procesów, należy te mechanizmy dogłębnie zbadać u innych gatunków. Dlaczego więc nie aligatory?

Wychodząc z tego założenia, zespół profesora Cheng-Ming Chuong dokonał serii analiz molekularnych i badań obrazowych zębów aligatorów amerykańskich. Na ich podstawie badacze ustalili, że za proces regeneracji odpowiada blaszka zębowa (obecna również u ludzi), w której umiejscowione są komórki macierzyste. Ząb aligatora składa się z trzech elementów zęba funkcjonującego, zęba, który ma go zastąpić i blaszki zębowej. Blaszka zębowa  występuje w górnej części starszego zęba, gdzie wytwarza nad sobą ząb zastępujący. Ząb aligatora jest zatem tak skonstruowany, aby umożliwić płynną i regularnąwymianę funkcjonujących, dojrzałych zębów na zęby nowe. Na podstawie analiz naukowcy ustalili ponadto część ważnych mechanizmów molekularnych zarządzających kształtowaniem się tkanki zębowej u embrionów oraz przyśpieszaniem regeneracji zęba w przypadku jego przedwczesnej utraty. Jak wynika z badań za te procesy odpowiadają m.in. β-katenina, tenascyna C oraz dentogeniczne prekursory w blaszce.

"W przyszłości, mamy nadzieję wyizolować komórki macierzyste z blaszki zębowej, aby sprawdzić, czy możemy wykorzystać je do regeneracji zębów w warunkach laboratoryjnych" – podkreślił współautor badań, profesor Randall Widelitz.

Naukowcy wierzą, że dokładne poznanie procesu odnowy zębów u aligatorów pozwoli na opracowanie sposobu pobudzenia regeneracji zębów u ludzi dorosłych. Zespół zamierza także zbadać molekularne mechanizmy odpowiedzialne za powtarzające się procesy odnowy, co może mieć zastosowanie w przyszłości w medycynie regeneracyjnej.

Anna Jasińska

Źródło:

• http://www.sci-news.com/
• Wu P. et al. Specialized stem cell niche enables repetitive renewal of alligator teeth. PNAS, published online May 13, 2013; doi: 10.1073/pnas.1213202110