Stomatolodzy zauważyli, że jama ustna ma bardzo duży potencjał regeneracyjny. Na przykład w miejscu usuniętego zęba odbudowuje się zarówno struktura kostna, jak i struktura chrzęstna, nabłonkowa czy tkanki nerwowe. Nie tracimy czucia w obrębie tego fragmentu żuchwy czy podniebienia.

- Postawiliśmy hipotezę, że tkanki dziąsła są w stanie przekształcić się w inne struktury, a szczególnie konkretna grupa komórek macierzystych - mówi dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur z Wydziału Chemicznego PW, kierownik projektu SteamScaf. - Chcemy zbadać możliwości ich wykorzystania. Dowiemy się, jakiego rodzaju tkanki można z nich wytworzyć - wyjaśnia.

dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur

Współpraca międzyuczelniana i nie tylko

Badania będą prowadzone z zespołem z Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, który zajmie się różnicowaniem komórek. Kieruje nim prof. Bartosz Kempisty, a w zakresie stomatologicznym wspiera go dr hab. Marta Dyszkiewicz-Konwińska z Zakładu Diagnostyki. Celem będzie różnicowanie komórek pobranych z dziąseł świńskich w kierunku tkanki kostnej, chrzęstnej lub tkanki nerwowej.

Rolą zespołu z Politechniki Warszawskiej jest zapewnienie nośnika, na którym komórki macierzyste zostaną osadzone i będą mogły rosnąć, przekształcając się w tkankę. Naukowcy mają już kilka pomysłów. 

- Syntezujemy materiały, z których wykonane zostaną te rusztowania. Materiały będą w pełni biozgodne i resorbowane, czyli po pewnym czasie wchłoną się, a także biomimetyczne, bazujące na składnikach obecnych w naszym organizmie. Docelowo chcielibyśmy dostarczyć też pewne czynniki wzrostu dla tych komórek. Co ciekawe, rusztowania będą miały głównie strukturę włóknistą, przypominającą trochę tkaninę - mówi dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur.

Rusztowanie komórkowe przygotowywane do obsadzania komórkami macierzystymi

Naukowcy planują również współpracę z dwoma ośrodkami zagranicznymi z Wielkiej Brytanii i Czech, które specjalizują się w oznaczaniu cech zróżnicowanych komórek. Sprawdzą, czy otrzymana tkanka jest w pełni wartościowa i określą, czy jest ona kostna, chrzęstna, czy może mieszana.

Alternatywne rozwiązanie

Zawiązki zębowe są już w stanie wyhodować w laboratorium Japończycy. Wykorzystują do tego jednak komórki macierzyste z bankowanej krwi pępowinowej. Mają jej dużo, natomiast w Polsce praktycznie jej nie posiadamy. Kiedyś nie było takiej procedury i trzeba poszukać alternatywy, np. dla osób starszych, które potrzebują materiałów kościo- czy zębozastępczych.

A implanty? - Większość ludzi myśli, że w przypadku wypadnięcia zębów, są one najprostszym rozwiązaniem. Niestety każda taka interwencja, wkręcanie czy wyjmowanie implantów, wiąże się z tym, że naturalna kość człowieka osłabia się i następny zabieg jest coraz trudniejszy - wyjaśnia dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur.

Co więcej, w przypadku, gdy pacjent cierpi na choroby autoimmunologiczne, jak np. Hashimoto, bardzo często dochodzi do atakowania przez organizm tkanki dookoła implantu. Często też obserwuje się zapalenia wokół implantów - periimplantitis, które mogą doprowadzić do utraty implantu. Nadal nie posiadamy rozwiązań, które długoczasowo i skutecznie potrafią odtworzyć fizjologiczne funkcje uzębienia.

Nadzieja na ciąg dalszy

Jeśli do skutku dojedzie również część związana z tkanką nerwową, pojawi się możliwość wyhodowania pojedynczych neuronów czy fragmentów tkanki nerwowej. Naukowcy widzą wówczas olbrzymi potencjał do przeszczepów chociażby w obszarze rdzenia kręgowego czy nerwów obwodowych, w obrębie sparaliżowanych fragmentów kończyn.

- Nie ukrywam, że jest to chyba najtrudniejsza część projektu, ale skoro nasze dziąsło potrafi odbudowywać nerwy po usunięciu zęba, dlaczego nie spróbować tego zrobić - podkreśla dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur.

W przypadku pozytywnych rezultatów, jest szansa na kolejne badania. - Już teraz myślimy o projekcie związanym z komórkami macierzystymi, które chcielibyśmy pobierać od pacjentów stomatologicznych. Do modelu świńskiego zmusiła nas sytuacja – mieliśmy etap zaostrzonej pandemii i wykonywano coraz mniej zabiegów ekstrakcji zębów. Baliśmy się, że pozyskamy bardzo mało materiału i zdecydowaliśmy się na ten bardziej dostępny i podobny do ludzkiego. Docelowo myślimy jednak o dużym europejskim projekcie. Odpowiedź, w jakim kierunku będziemy podążać, da nam SteamScaf - mówi  dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur.

W PW w projekcie uczestniczą również studentki: inż. Aleksandra Bandzerewicz oraz inż. Joanna Howis.

Projekt  „Biomimetyczne, biodegradowalne podłoża komórkowe do różnicowania komórek macierzystych w kierunku osteoblastów i chondrocytów” (SteamScaf) potrwa do końca 2023 r. Jest finansowany w ramach realizowanego w PW programu „Inicjatywa doskonałości - uczelnia badawcza”. Znalazł się w gronie laureatów konkursu na granty badawcze „BIOTECHMED-3:Advanced” Centrum Badawczego POB Biotechnologia i Inżynieria Biomedyczna.