Zamjenski ljudski zubi doći će iz svinjskih čeljusti?

Zadnja dva desetljeća znanstvenici se poigravaju s genima na neočekivanim mjestima kako bi uzgojili ljudske stanice. Poznato je da su ljudske uši i koža uzgojene na miševima, a ljudski bubrezi u svinjskim trbusima.

Cilj je većine takvih pokusa osposobiti genetski modificirane životinje za „proizvodnju“ rezervnih organa i tkiva namijenjenih pacijentima kojima donatori nisu dostupni. Prema prošlogodišnjoj studiji objavljenoj u časopisu Stem Cells Translational Medicine, istraživači su pokazali da je moguće uzgojiti ljudske stanice zuba u laboratoriju unutar svinjskih usta.

Pamela Yelick i Weibo Zhang s Fakulteta dentalne medicine bostonskog Sveučilišta Tufts uzgojili su mješavinu svinjskih i ljudskih zubnih stanica u svinjskim čeljustima kako bi bioinženjeringom stvorili strukture nalik pravim ljudskim zubima. Vjeruju da bi ovo otkriće u dogledno vrijeme moglo dovesti do razvoja bioloških zamjena za zube, koje bi pacijenti koristili umjesto sadašnjih manjkavih sintetskih dentalnih implantata, prenosi MIT Technology Review.

Nedostaci sintetskih zubnih implantata

U današnje vrijeme osoba koja izgubi zub može odlučiti zamijeniti ga zubnim implantatom. Dentalni implantati, koji se obično izrađuju od titana ili titanove legure i zatim ušarafe u čeljusnu kost pacijenta, posljednjih su godina popularna alternativa protezama. Iako od njih nedvojbeno ima koristi, implantati nisu savršeni.

„Ako implantat nije vrhunski usklađen s postojećim zubima, grizenje i žvakanje mogu prenijeti neravnomjerne sile na okolnu kost i oštetiti kost koja ga podupire“, kaže Yelick na portalu sveučilišta Tufts. „S druge strane, vrlo je teško zamijeniti implantat jer je prvo nužno obnoviti svu kost koja se s vremenom povukla“, dodaje.

Biološki zubi, za razliku od toga, ne zahtijevaju bušenje kosti, već su vezani za čeljust pomoću ligamentnog tkiva, što može smanjiti rizik od oštećenja čeljusti. 

Miješanje ljudskih i svinjskih stanica

Za prvi dio pokusa istraživački je tandem s Tuftsa koristio stanice pulpe iz srži ljudskih zuba i stanice cakline svinjskih zuba s čeljusti dobivenih iz klaonica. Svinje tijekom života razvijaju više setova zuba tako da njihove čeljusti sadrže stanice iz nedovoljno razvijenih zuba koji još nisu izbili kroz desni.

Istraživači su pomiješali stanice ljudskih i svinjskih zuba, a zatim ih postavili na  „skele“, biorazgradive strukture u obliku zuba. Ta je struktura tjedan dana uzgajana in vitro u bioreaktoru, dok nisu nastali deseci milijuna stanica.

Za drugu fazu eksperimenta, istraživači su izdvojili šest odraslih mini svinja starih dvije godine i kirurški uklonili njihov treći sjekutić i prvi pretkutnjak u donjoj čeljusti. U mjesta izvađenih zuba umetnuli su novostvoreni ljudsko-svinjski zametak zuba. 

Mini svinje odabrane su jer su njihove čeljusti slične ljudskima po veličini i anatomiji. To je skupina posebnih pasmina domaćih svinja uzgojenih da budu znatno manje od standardnih svinja. Mini svinje, poput pasmine Göttingen mini pig, visoke su oko 35 do 50 cm, duge oko 50 do 70 cm, a teške 25 do 35 kg u znanstvenim uvjetima. Najčešće se koriste u istraživanjima i povremeno kao kućni ljubimci zbog malih dimenzija i značajne inteligencije.

Zubi nalik ljudskim niknuli u pola svinja

Novi je eksperiment donio zamjetno poboljšanje u odnosu na prethodni, u kojem su isti stručnjaci umetnuli zubne konstrukcije u mlade, dvomjesečne svinje. Istraživači vjeruju da su njihovi zubi u fazi izbijanja oštetili i izbacili nešto hibridnih tvorevina. Međutim, kod starijih svinja to se nije dogodilo jer su njihovi trajni zubi već bili izrasli.

„Ove napredne prilagodbe našeg eksperimentalnog pristupa omogućile su nam znatno višu stopu uspješnog regeneriranja zuba“, napisali su Yelick i Zhang.

Kad su istraživači dva i četiri mjeseca kasnije ponovno pregledali svinje, uočili su formiranje zubnog tkiva kod njih 50 posto. U svinjskim čeljustima, pored uobičajenih, oštrih očnjaka, nalazili su se izdanci zuba nalik ljudskim, s tvrdim slojevima cementa i dentina.

U teoriji, sličan bi se proces mogao provesti i kod ljudi. Rezultati su dokazali da je moguće bioinženjeringom uzgojiti stanice zuba, što je značajan korak prema stvaranju funkcionalnih, živih ljudskih zuba koji se mogu integrirati s desnima i čeljustima osobe.

„Zubi koje smo dobili nisu lijepo oblikovani i dovoljno veliki, ali optimistični smo da ćemo jednog dana moći stvoriti funkcionalnu biološku zamjenu za zub, koja se može ugraditi pacijentima“, zaključuje Yelick.

Znanstvenici računaju da bi se hibridna svinjsko-ljudska zubna tvorevina mogla posaditi unutar ljudskog zubnog mesa i u konačnici razviti u potpuno oblikovan zub. Međutim, ugradnja laboratorijski uzgojenih zuba u ljudi drugačiji je i još uvijek neizvjestan izazov, za koji su potrebna nova istraživanja.

Genetski inženjering životinja prihvatljiv

I za kraj, spomenimo istraživanje Pew Researcha iz 2018. godine koje je pokazalo da 57 posto odraslih Amerikanaca smatra genetski inženjering životinja primjerenom metodom za uzgoj organa ili tkiva, navodi MIT Technology Review. Povećano prihvaćanje tehnologije znači da bi budući pacijenti, ako im se ponudi izbor između metalnog implantata i alternative dobivene bioinženjeringom, mogli odabrati opciju uzgojenu u svinji.