به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در دنیای امروز، دندانپزشکی دیگر فقط به پر کردن حفره‌ها یا کشیدن دندان‌های آسیب‌دیده محدود نمی‌شود. با پیشرفت علم، ایده بازسازی بافت‌های دندان، به ویژه مینای دندان که سخت‌ترین ماده در بدن انسان است، به واقعیت نزدیک‌تر شده است. مینای دندان، لایه خارجی دندان که مانند یک سپر محافظ عمل می‌کند، پس از آسیب‌دیدگی نمی‌تواند خودبه‌خود ترمیم شود. اما محققان با استفاده از سلول‌های بنیادی، در حال کشف راه‌هایی هستند تا این بافت را بازسازی کنند.

سلول‌های بنیادی: کلید بازسازی بافت‌های بدن

سلول‌های بنیادی مانند سربازان همه‌کاره بدن هستند. این سلول‌ها می‌توانند به انواع سلول‌های تخصصی تبدیل شوند و بافت‌های آسیب‌دیده را ترمیم کنند. در دندانپزشکی، سلول‌های بنیادی از منابع مختلفی مانند پالپ دندان (بافت نرم داخل دندان)، لثه یا حتی سلول‌های القایی از خون به دست می‌آیند. برای مثال، سلول‌های بنیادی پالپ دندان انسانی (hDPSCs) که از دندان‌های مولر سوم استخراج می‌شوند، قابلیت تمایز به سلول‌های استخوانی یا دندان‌ساز را دارند.

این سلول‌ها در محیط آزمایشگاهی، تحت تأثیر عوامل شیمیایی یا متابولیکی، می‌توانند به سلول‌های شبیه اودونتو بلاست (سلول‌های سازنده دنتین) یا آملوبلاست (سلول‌های سازنده مینا) تبدیل شوند. تحقیقات نشان داده که محور متابولیکی گلوتامین-αKG نقش کلیدی در این فرآیند دارد. گلوتامین، یک آمینو اسید مهم، به αKG تبدیل می‌شود و این محور، تمایز سلول‌های بنیادی را تنظیم می‌کند. در آزمایش‌هایی روی موش‌ها، افزودن αKG به سلول‌های بنیادی پالپ، سرعت ترمیم دندان‌های شکسته را افزایش داد و دنتین جدیدی تشکیل داد.

علاوه بر این، سیستم‌های چسبنده دندان مانند Clearfil Universal Bond Quick یا Bond Force II که برای اتصال مواد پرکننده به دندان استفاده می‌شوند، باید با سلول‌های بنیادی سازگار باشند. آزمایش‌ها نشان داده که این سیستم‌ها در زمان‌های مختلف (24 ساعت تا 7 روز)، زنده‌مانی سلول‌های بنیادی پالپ را تحت تأثیر قرار می‌دهند. برای مثال، برخی سیستم‌ها با pH پایین، سلول‌ها را آسیب می‌زنند، اما دیگران با مونومرهای جدید، زنده‌مانی را حفظ می‌کنند. این یافته‌ها برای طراحی مواد دندانپزشکی که با سلول‌های بنیادی کار می‌کنند، حیاتی است.

چالش‌های بازسازی مینای دندان

مینای دندان، برخلاف دنتین یا پالپ، سلول زنده ندارد و پس از تشکیل در دوران جنینی، دیگر تولید نمی‌شود. آسیب‌هایی مانند پوسیدگی، ساییدگی یا اسیدهای غذایی، مینا را از بین می‌برند و دندان را حساس و ضعیف می‌کنند. روش‌های سنتی مانند پر کردن با کامپوزیت یا سرامیک، موقتی هستند و ممکن است دوباره شکست بخورند.

بازسازی مینا با سلول‌های بنیادی چالش‌برانگیز است زیرا نیاز به سلول‌های اپیتلیال (مانند آملوبلاست) دارد که سخت‌تر از سلول‌های مزانشیمی مانند DPSCs کشت می‌شوند. علاوه بر این، مینا باید ساختار کریستالی منظمی داشته باشد تا سخت و مقاوم باشد. محققان برای غلبه بر این چالش‌ها، از شرطی‌سازی دنتین استفاده می‌کنند. برای مثال، استفاده از EDTA (یک ماده شیمیایی) برای تمیز کردن دنتین، بیان ژن‌های تمایزی سلول‌های بنیادی را افزایش می‌دهد. اما وقتی EDTA با لیزرهای دیود (با طول موج 808 یا 980 نانومتر) ترکیب شود، نتایج متفاوت است. لیزر 980 نانومتر بیان ژن‌های DMP-1 و DSPP (نشانگرهای دنتین) را کاهش می‌دهد، در حالی که EDTA تنها، بهترین نتیجه را می‌دهد.

این شرطی‌سازی نه تنها برای دنتین، بلکه برای آماده‌سازی سطح دندان برای کاشت سلول‌های بنیادی آملوبلاست مفید است. تصور کنید که با لیزر، سطح دندان را تمیز کنیم و سپس سلول‌های بنیادی را بکاریم تا مینای جدیدی بسازند. این روش می‌تواند از عفونت جلوگیری کند و بافت را برای بازسازی آماده سازد.

تحقیقات اخیر در بازسازی دنتین و ارتباط آن با مینا

تحقیقات اخیر بر روی سلول‌های بنیادی پالپ دندان، پلی به سمت بازسازی مینا زده‌اند. در یک مطالعه، محور گلوتامینαKG  نشان داد که می‌تواند تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های استخوانی یا دندان‌ساز را تنظیم کند. با کاهش بیان آنزیم GLUD1، تمایز کاهش می‌یابد، اما افزودن αKG خارجی، این مشکل را حل می‌کند. این محور از طریق اصلاح m6A روی ژن IGF2، ترجمه پروتئین را کنترل می‌کند و مسیر PI3K-Akt را فعال می‌سازد.

این یافته‌ها مستقیماً به بازسازی مینا مربوط می‌شود، زیرا IGF2 در تمایز آملوبلاست‌ها نقش دارد. در آزمایش‌های حیوانی، سلول‌های بنیادی تحت تأثیر این محور، دنتین بیشتری تولید کردند و حتی نشانه‌هایی از تشکیل مینا نشان دادند. همچنین، مقایسه سیستم‌های چسبنده نشان داد که مواد با مونومرهای جدید مانند MDP، زنده‌مانی سلول‌ها را در 72 ساعت حفظ می‌کنند، که برای کاشت سلول‌های بنیادی در حفره‌های دندان ضروری است.

در مطالعه دیگری، شرطی‌سازی با EDTA و لیزر، بیان TGF-β1 (عامل رشد) را حفظ کرد، اما لیزرها بیان نشانگرهای اودونتو بلاست را کاهش دادند. این نشان می‌دهد که برای بازسازی مینا، باید از لیزرها با احتیاط استفاده کرد، زیرا ممکن است تمایز سلول‌های اپیتلیال را تحت تأثیر قرار دهد. اما ترکیب این روش‌ها می‌تواند سطح دنتین را برای رشد لایه مینای جدید آماده کند.

پیشرفت‌های نوین در ساخت مینا از سلول‌های بنیادی

یکی از هیجان‌انگیزترین پیشرفت‌ها، استفاده از ارگانوئیدها (ساختارهای سه‌بعدی کوچک شبیه اندام) است. محققان با استفاده از سلول‌های بنیادی القایی (iPSCs) از خون، ارگانوئیدهایی ساختند که پروتئین‌های مینا مانند آملوژن، آملوبلاستین و اناملین ترشح می‌کنند. این ارگانوئیدها با تحلیل RNA سلول‌های جنینی انسانی، هدایت شدند و وقتی با سلول‌های اودونتو بلاست ترکیب شدند، پروتئین‌ها را ترشح کردند.

در روش دیگری، سلول‌های بنیادی انسانی مانند hKSCs یا hiPSCs  با سلول‌های مزانشیمی دندان موش ترکیب شدند تا آملوبلاست تشکیل دهند. با نسبت 5 تا 10 درصد سلول انسانی، بیش از 90 درصد موفقیت در تشکیل دندان چیمری (ترکیبی) حاصل شد. این دندان‌ها ساختار مینای منظمی داشتند و با طیف‌سنجی رامان، شبیه دندان انسانی بودند.

این روش‌ها ساده هستند و بدون نیاز به فاکتورهای رشد خارجی، سلول‌ها را القا می‌کنند. برای مثال، با سانتریفیوژ کم‌سرعت، سلول‌ها تجمع می‌کنند و به طور خودکار به ساختار اپیتلیال تبدیل می‌شوند. این پیشرفت‌ها نشان می‌دهد که می‌توان مینای دندان را در آزمایشگاه ساخت و برای پر کردن حفره‌ها استفاده کرد.

علاوه بر این، استفاده از ماتریکس خارج سلولی (ECM) از دندان‌های خوک، سلول‌های بنیادی را به سمت تشکیل مینا هدایت می‌کند. در آزمایش‌ها، این اسکافولدها با DPSCs و سلول‌های اپیتلیال، دندان‌هایی با مینا، دنتین و پالپ تولید کردند، هرچند ریشه دندان تشکیل نشد.

روش‌های نوآورانه و کاربردهای عملی

برای جالب‌تر کردن، تصور کنید که در آینده، دندانپزشک به جای پر کردن سنتی، "پرکننده زنده" تزریق کند که مینا را بازسازی کند. محققان با استفاده از پروتئین‌های طراحی‌شده توسط کامپیوتر، سلول‌های بنیادی را به آملوبلاست تبدیل کردند. این پروتئین‌ها مسیر ژنتیکی تمایز را تقلید می‌کنند و ارگانوئیدهایی می‌سازند که مینا تولید می‌کنند.

در روش القایی با تجمع سلولی، سلول‌های سلول‌های بنیادی القایی از منابع مختلف (اپیتلیال یا مزانشیمی) استفاده می‌شوند. سلول‌های اپیتلیال‌منشأ، کارایی بالاتری (93 درصد) دارند، زیرا به راحتی به آملوبلاست تبدیل می‌شوند. این روش می‌تواند برای بیماران با دندان‌های از دست رفته، دندان‌های بیولوژیکی جدید بسازد.

همچنین، لیزرهای دیود در شرطی‌سازی، می‌توانند سطح دندان را برای کاشت این سلول‌ها آماده کنند. اگرچه لیزرها بیان برخی ژن‌ها را کاهش می‌دهند، اما در ترکیب با EDTA، عفونت را از بین می‌برند و بافت را برای رشد مینا آماده می‌کنند.

آینده بازسازی دندان و امیدها

آینده دندانپزشکی با سلول‌های بنیادی روشن است. تصور کنید که به جای ایمپلنت‌های فلزی، دندان‌های طبیعی رشد کنند. چالش‌هایی مانند کنترل اندازه دندان یا جلوگیری از رد ایمنی وجود دارد، اما پیشرفت‌ها سریع است. برای مثال، در مدل‌های حیوانی، دندان‌های چیمری کاملاً کاربردی بودند و حتی ریشه داشتند.

این تحقیقات نه تنها برای مینا، بلکه برای کل دندان مفید است. محور گلوتامین αKG می‌تواند داروهای جدیدی برای تقویت تمایز بسازد، و سیستم‌های چسبنده سازگار، مواد پرکننده‌ای ایجاد کنند که با سلول‌های بنیادی کار کنند.

در نهایت، بازسازی مینای دندان از سلول‌های بنیادی، نه تنها دندان‌ها را سالم نگه می‌دارد، بلکه کیفیت زندگی را بهبود می‌بخشد. با ادامه تحقیقات، شاید روزی برسد که پوسیدگی دندان به تاریخ بپیوندد.

پایان مطلب./