7. června 2014 6:06 Lidovky.cz > Relax > Věda

Nový způsob regenerace. Laser pomůže opravit zuby

Jak budou vypadat lidské zuby? Budou drobnější a náchylnější na kazy | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Jak budou vypadat lidské zuby? Budou drobnější a náchylnější na kazy | foto: Shutterstock

Zatím si novou techniku pro regeneraci poškozených zubů užívají jen myši a potkani z harvardských laboratoří. Pomáhat by nám mohla nejen při hojení zubních kazů, ale také při léčbě infarktu nebo při popáleninách.

Harvardský zubní lékař Praveen Arany nemá se svými pacienty lehkou práci. Vrtání jejich zubů je piplačka, která vyžaduje speciální vybavení, pevnou ruku a obrovskou porci trpělivosti. Arany vrtá zuby laboratorním myším a potkanům. „Tohle je ten vzácný případ, kdy by bylo výzkum snazší provádět na lidech než na myších,“ říká Aranyho šéf David Mooney.

  • Laser s nízkým výkonem vytváří v ozářené zubovině tzv. volné kyslíkaté radikály, které reagují s různými molekulami
  • Poškozené zuby dnes zubaři opravují náhražkami ze speciální keramiky nebo polymerů. Přitom stačí málo a zubovina začne sama dorůstat.
  • Vědci z Harvardovy univerzity zjistili, že laserové světlo vytváří tzv. volné kyslíkaté radikály, které aktivují bílkovinu růstového faktoru TGF-1. Faktor působí na kmenové buňky v zubovině, které se probudí a vytvoří novou zubovinu.
  • Dosud se vědci soustředili na vývoj „zubů ze zkumavky“. Na mikroskopickém snímku vidíme speciální polymer, který slouží jako „lešení“ pro kmenové buňky. Laser ale nabízí jednodušší řešení: vypěstovat náhradu za poškozený zub přímo v ústech. Zubaři o svoji práci hned tak nepřijdou. Laser sice umožní vypěstovat novou zubovinu, ale ve sklovině kmenové buňky nejsou. S doplněním této vnější odolné vrstvy se musíme i nadále spolehnout na umělé materiály.

Arany už dnes připravuje studii, v které usednou do jeho zubařského křesla lidé s poničenými zuby. Tomu však předcházela dlouhá léta „myší zubařiny“. Vědci vyvrtali zvířatům dírku do zdravé stoličky na obou stranách čelisti. Na jedné straně pak na odhalenou zubovinu svítili pět minut laserem o nízkém výkonu. Dírku v druhém zubu laserem neošetřili.

Následně díry v obou zubech překryli, aby se v tomtomístě nezačal tvořit zubní kaz, a čekali dlouhých 12 týdnů. Když pak zrentgenovali poškozené zuby, zjistili, že se dírka ošetřená laserem zahojila. Narostla v ní nová zubovina. Na dírce v zubu, který nebyl vystaven záření laseru, nebyly známky po hojení patrné.

Ve studii publikované předním vědeckým časopisem Science Translational Medicine popsal tým pod vedením Davida Mooneye nejen hojení myších a potkaních stoliček laserem, ale odhalil také mechanismus, který je za regeneraci zubu zodpovědný.
Harvardští vědci jsou přesvědčeni, že laserem lze podobnou regeneraci navodit i v mnoha dalších tkáních a orgánech. Chtějí tuto techniku vyzkoušet nejen pro regeneraci poškozených zubů, ale i srdeční svaloviny, kůže nebo nervů.

Zázračný čolek

Vpřírodě najdeme dlouhou řadu živočichů, kterým poškozené tkáně a orgány bez problémů regenerují. Například čolkům doroste nejen ztracená končetina, ale třeba i čočka v oku nebo část srdce. V experimentu, který trval dlouhých třicet let a vystřídaly se na němdvě generace výzkumníků, dokázali čolci ohňobřiší dokonale zregenerovat oční čočku, i když jim byla odstraněna osmnáctkrát po sobě.

Výjimečná schopnost hojení se vyskytuje i u savců. Například africká myš Kempova může po útoku šelmy či dravce snadno přijít o velkou část kůže na hřbetě. Rozsáhlé poranění se jí během několika týdnů zahojí bez nejmenší jizvy.

Některé kmeny laboratorních myší mají regeneraci tkání posílenou natolik, že se třeba hojením srdce nebo kůže vyrovnají čolkům. Přesto zůstává cílená a kontrolovaná regenerace u mnoha ztracených nebo poškozených tkání jen zbožným přáním. Srdeční svalovina zničená infarktem myokardu je nahrazena jizvou z vaziva, která brání srdci v práci. Také kůže se po těžkých popáleninách hojí rozsáhlými jizvami. A zlomený zub lékaři opraví jen náhražkou ze speciální keramiky nebo polymerů.

Tajemství laseru

„Přitom všechno, co potřebujeme pro regeneraci zubu, je v něm už připraveno,“ říká Praveen Arany v rozhovoru pro populárně vědecký časopis New Scientist. V laboratorních pokusech Mooneyho tým zjistil, že laser s nízkým výkonem vytváří v ozářené zubovině tzv. volné kyslíkaté radikály, které jsou schopné velmi čile reagovat s nejrůznějšími molekulami. Jedna z takových reakcí volných radikálů probudí k činnosti bílkovinu růstového faktoru označovaného jako TGF- 1. Aktivované molekuly růstového faktoru TGF- 1 působí na kmenové buňky v zubovině. Ty vytvářely novou zubovinu, když zub rostl z dásně, ale v dorostlém zubu „usínají“. Růstový faktor TGF- 1 působí na spící kmenové buňky jako budík. Začnou se množit a měnit na pevnou hmotu zuboviny.

Čištění zubů - ilustrační foto.

Čištění zubů - ilustrační foto.

Zprávy o hojivémúčinku laserového záření na poškozené tkáně se objevovaly už v 60. letech minulého století, když se s lasery v medicíně začínalo. Byly popsány například případy zhojení kůže i stimulace růstu vlasů. Stejný laser ale dokázal vlasy i kůži pacienta poškodit. Záleželo na tom, za jakých podmínek byl laser použit. Efekty laseru tak byly předem těžko odhadnutelné, protože lékaři nevěděli, jakým mechanismem laser na tkáně, buňky a molekuly v nich vlastně působí. Díky výzkumu Mooneyeova týmu je nyní v této otázce jasněji.

Od tkáňového inženýrství k regeneraci

Léčba pomocí kmenových buněk patří k bouřlivě se rozvíjejícím oborům moderní medicíny. Ve většině případů ale vědci a lékaři odebírají kmenové buňky z těla pacienta nebo dobrovolného dárce, v laboratoři je náležitě „upraví“ a teprve pak je transplantují nemocnému, aby se projevil jejich hojivý efekt. Mooney a jeho spolupracovníci dokázali navodit žádoucí akce kmenových buněk přímo v místě, kde je zapotřebí regenerovat poškozenou tkáň.

Náhražku za poškozené nebo zcela zničené zuby se vědci snažili vypěstovat v laboratořích zabývajících se tzv. tkáňovým inženýrstvím. Zpočátku vytvářeli ze speciálních polymerů „lešení“ ve tvaru zubu a na ně pak nasazovali potřebné typy buněk.

Ty v živných roztocích rostly, nahrazovaly polymer v „lešení“ a pomalu ho proměňovaly v zub. Později dokázali vědci vytvořit ze shluku buněk „zárodek“ nového zubu a ten voperovat do dásně laboratorní myši. Zvířeti z něj narostl nový zub. Probouzení „spících“ kmenových buněk v poškozených zubech nabízí elegantnější řešení. Jednoho dne možná nahradí stávající techniky zubního lékařství. Mooney, Arany a jejich kolegové na regeneraci lidských zubů usilovně pracují a v rámci amerického Institute of Health připravují první ověřovací studii.

Bude to ale složité, a v ordinacích zubních lékařů se proto ještě řadu let bude ozývat svištění vrtaček. Zubní lékaři o práci nepřijdou ani v případě, že se jednou budou zuby „hojit“, a ne „spravovat“. V zubu dospělého člověka chybí kmenové buňky pro tvorbu zubní skloviny a tu nám budou lékaři na zhojených zubech i nadále doplňovat umělými náhražkami.

Jaroslav Petr, autor je profesorem České zemědělské univerzity