Robert Klatt
Forscher haben aus menschlichen Stammzellen Organoide produzieren, die Zahnschmelz produzieren können. Das endgültige Ziel ist es, verlorene Zähne durch gezüchtete Zähne komplett ersetzen zu können.
Seattle (U.S.A.). Zahnschmelz ist das härteste Gewebe im menschlichen Körper. Es schützt die Zähne vor mechanischen Belastungen beim Kauen und Karies. Während der Zahnentwicklung produzieren spezialisierte Zellen den Zahnschmelz. Sobald die Zähne vollständig ausgebildet sind, sterben die Ameloblasten ab. Menschen können deshalb ihren beschädigten Zahnschmelz nicht reparieren oder regenerieren.
Forscher der University of Washington (UW) haben laut einer Publikation im Fachmagazin Developmental Cell nun einen entscheidenden Schritt zur Reparatur und Regeneration von Zähnen gemacht. Das Team um Hai Zhang hat dazu mithilfe von Stammzellen Organoide produziert, die die für die Bildung von Zahnschmelz notwendigen Proteine freisetzen.
„Dies ist ein kritischer erster Schritt zu unserem langfristigen Ziel, stammzellbasierte Behandlungen zu entwickeln, um beschädigte Zähne zu reparieren und verlorene zu regenerieren.“
Um Ameloblasten im Labor zu züchten, mussten die Forscher zuerst das genetische Programm verstehen, welches fötale Stammzellen in diese spezialisierten Zellen umwandelt. Hierfür nutzten sie laut Ruohola-Baker eine Technik namens sci-RNA-seq. Diese Methode offenbart, welche Gene zu verschiedenen Zeitpunkten in der Zellentwicklung aktiv sind.
„Das Computerprogramm prognostiziert, wie man von hier nach dort kommt, die notwendige Roadmap, um Ameloblasten zu bilden.“
Nach etlichen Versuchen konnten die Wissenschaftler Ameloblasten aus menschlichen Stammzellen entwickeln. Zudem entdeckten sie Subodontoblasten, eine Zellart, die der Vorläufer der für die Zahnentwicklung entscheidenden Odontoblasten ist.
Die im Labor produzierten Zellarten bilden Organoide, deren Strukturen denen von sich entwickelnden menschlichen Zähnen ähneln. Die Organoide produzieren drei wesentliche Zahnschmelzproteine, aus denen nach dem Mineralisierungsprozess Zahnschmelz entsteht. Die Forscher hoffen, dass eine Weiterentwicklung des Prozesses einen Zahnschmelz produzieren kann, der genauso haltbar ist wie der natürliche. Dieser könnte dann dazu verwendet werden, um beschädigte Zähnen zu reparieren.
Laut Rohöle-Baker wollen die Forscher zudem lebende Füllungen entwickeln, die in Zahnlücken wachsen und diese reparieren. Das endgültige Ziel ist es, aus Stammzellen gezüchtete Zähne zu schaffen, die verlorene Zähne komplett ersetzen könnten.
„Viele der Organe, die wir gerne ersetzen würden, wie die menschliche Bauchspeicheldrüse, Niere und das Gehirn, sind groß und komplex. Es wird Zeit benötigen, sie sicher aus Stammzellen zu regenerieren. Zähne hingegen sind viel kleiner und weniger komplex. Es mag eine Weile dauern, bis wir sie regenerieren können, aber wir können nun die notwendigen Schritte erkennen.“
Developmental Cell, doi: 10.1016/j.devcel.2023.07.013
