Αναγεννητική ιατρική: Οι ιστοί των δοντιών μπορούν να «γεννήσουν»

Λειτουργικός μαστικός ιστός από οδοντικά βλαστικά κύτταρα δημιουργήθηκε στο εργαστήριο του Έλληνα ερευνητή Ευθύμιου Μητσιάδη στη Ζυρίχη. Το επίτευγμα ανοίγει νέους δρόμους για την αναγέννηση ιστών και οργάνων

Δόντια που στάζουν γάλα»! Μέσα σε αυτή την πρόταση θα μπορούσε να συμπυκνωθεί η απίστευτη μελέτη – η πρώτη του είδους της – που θα σας παρουσιάσουμε σήμερα και αφορά τη δημιουργία μαστικού αδένα ο οποίος μάλιστα μπορούσε να παράγει γάλα (!) από βλαστικά κύτταρα των δοντιών.

Πού συνέβησαν όλα αυτά τα οποία μοιάζουν με σενάριο επιστημονικής φαντασίας αλλά αποτελούν απτή (εργαστηριακή) πραγματικότητα; Στο Ινστιτούτο Βιολογίας του Στόματος του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης στην Ελβετία από τον έλληνα καθηγητή Ευθύμιο Μητσιάδη και τους συνεργάτες του.

Και τι μας προσφέρουν; Νέα ματιά, νέες προσεγγίσεις στην αναγεννητική ιατρική αποδεικνύοντας ότι ιστοί των δοντιών μπορούν να «γεννήσουν» άλλα εντελώς διαφορετικά είδη ιστών και ίσως κάποια ημέρα και ολόκληρα όργανα. Κοινώς μιλούμε για την ουσία της αναγέννησης ιστών που υπόσχεται να λύσει κάποια ημέρα το πρόβλημα των μεταμοσχεύσεων, χαρίζοντάς μας «όργανα-ανταλλακτικά» κομμένα και ραμμένα στα μέτρα του καθενός μας, ώστε να μην υπάρχει φόβος απόρριψής τους. Μελέτες σαν και αυτή των ειδικών από τη Ζυρίχη, η οποία δημοσιεύθηκε πριν από μερικές ημέρες (συγκεκριμένα στις 22 Οκτωβρίου) στην επιθεώρηση ανοιχτής πρόσβασης «Cells», δείχνουν το μέλλον μας, ένα μέλλον στο οποίο πιθανότατα τα εργαστήρια ανά τον κόσμο θα μας παρέχουν… και του πουλιού το γάλα, ιστούς (και όχι μόνο) διά πάσαν νόσον.

Με το βλέμμα στο μέλλον

Όπως αναφέρει ο κ. Μητσιάδης στο «Βήμα» «τα τελευταία 30 χρόνια η έρευνα στην Ιατρική αλλά και συγκεκριμένα στην Οδοντιατρική έχει ελκύσει έναν μεγάλο αριθμό επιστημόνων οι οποίοι χρησιμοποιούν στα εργαστήριά τους έναν συνδυασμό γενετικών προσεγγίσεων, επιστήμης των υπολογιστών, νανοτεχνολογίας καθώς και προσεγγίσεων που αφορούν την αναγέννηση ιστών (βλαστικά κύτταρα και μηχανική ιστών).

Οι νέοι αυτοί τομείς παρέχουν πληροφορίες αλλά γεννούν και καινούργιες ιδέες για βελτίωση της κλινικής πράξης ενώ παράλληλα προσφέρουν μια πολύ πιο σύγχρονη ματιά τόσο στην Ιατρική όσο και στην Οδοντιατρική. Τα ερωτήματα που προκύπτουν πλέον καθημερινά μέσα στα εργαστήρια είναι πολλά: Πώς μπορούμε να βοηθήσουμε στην αποκατάσταση ιστών και οργάνων που έχουν υποστεί βλάβη; Πώς μπορούμε να επιτύχουμε ακόμη πιο αγαστή συνύπαρξη ιστών και βιοϋλικών; Μπορούμε να αναγεννήσουμε κατεστραμμένους ιστούς με βλαστικά κύτταρα; Ιδού μερικά μόνο από τα ερωτήματα στα οποία καλούνται να βάλουν τελείες ερευνητικές ομάδες σε ολόκληρο τον κόσμο».

Μία από αυτές τις ομάδες είναι και εκείνη του ίδιου του κ. Μητσιάδη, η οποία κατάφερε να βάλει τελεία σε ένα τέτοιο επιστημονικό ερώτημα και μάλιστα η απάντηση που δόθηκε μέσα στο εργαστήριο ήταν το λιγότερο αναπάντεχη (τουλάχιστον για όλους εμάς τους μη ειδικούς στην αναγεννητική ιατρική). Το ερώτημα ήταν το εξής: «Μπορούν βλαστικά κύτταρα που προέρχονται από τα δόντια να δώσουν γέννηση σε ιστό του μαστού και μάλιστα ακόμη και στα γαλακτοπαραγωγά κύτταρά του;». Η απάντηση είναι πλέον σαφής. Ναι, μπορούν, όσο απίστευτο και αν φαίνεται. Ας δούμε όμως τα βήματα που οδήγησαν σε αυτό το εντυπωσιακό συμπέρασμα.

Κοπτήρες με… περιεχόμενο

Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης απομόνωσαν οδοντικά επιθηλιακά βλαστικά κύτταρα (dental epithelial stem cells, DESCs) από τους τομείς (ή κοπτήρες, πρόκειται για τα τέσσερα κεντρικά δόντια σε κάθε γνάθο τα οποία έχουν ως κύριο καθήκον τους τον τεμαχισμό της τροφής, εξ ου και το όνομά τους) νεαρών ποντικιών. Οι κοπτήρες αποτελούν μια πολύ καλή πηγή βλαστικών κυττάρων στα ποντίκια καθώς στα συγκεκριμένα ζώα αναπτύσσονται ασταμάτητα – για τον λόγο αυτόν άλλωστε, προκειμένου να τους κρατούν σε ένα λογικό μέγεθος ώστε να μπορούν να φάνε, τα ποντίκια ροκανίζουν συνεχώς τα πάντα. «Ελέγξαμε ότι τα κύτταρα που απομονώσαμε εξέφραζαν δείκτες των πολυδύναμων κυττάρων, όπως οι Gli1, Bmi1 και Sox2. Παρότι έχει αποδειχθεί πως από τα συγκεκριμένα βλαστικά κύτταρα μπορούν να δημιουργηθούν όλοι οι τύποι κυττάρων του οδοντικού επιθηλίου, μέχρι σήμερα δεν είχε διερευνηθεί η ικανότητά τους να σχηματίζουν ιστούς άλλης προέλευσης» εξηγεί ο κ. Μητσιάδης. Στη συνέχεια τα κύτταρα DESCs εγχύθηκαν απευθείας σε θηλυκά ποντίκια και συγκεκριμένα στην περιοχή όπου υπό φυσιολογικές συνθήκες αναπτύσσεται ο μαστίτης ιστός αφού προηγουμένως είχαν αφαιρεθεί από τα πειραματόζωα όλα τα δικά τους κύτταρα μαστίτη ιστού. Μάλιστα, ο καθηγητής διευκρινίζει ότι διεξήχθησαν δύο διαφορετικά πειράματα με χρήση των κυττάρων. «Στο πρώτο πείραμα μεταμοσχεύθηκαν στα ζώα οδοντικά επιθηλιακά βλαστικά κύτταρα μαζί με μαστικά επιθηλιακά κύτταρα. Όπως είδαμε, όταν τα οδοντικά βλαστοκύτταρα βρέθηκαν μαζί με επιθηλιακά κύτταρα του μαστού, μπορούσαν να επαναπρογραμματιστούν πλήρως και να δώσουν έναν φαινότυπο κυττάρων του μαστικού επιθηλίου. Συγκεκριμένα τα κύτταρα διαφοροποιήθηκαν σε όλους τους διαφορετικούς κυτταρικούς τύπους που συνθέτουν το μαστικό επιθήλιο, συμπεριλαμβανομένων των γαλακτοπαραγωγών κυττάρων του μαστού. Στο δεύτερο πείραμα εγχύθηκαν στην περιοχή όπου φυσιολογικά αναπτύσσεται ο μαστίτης ιστός αποκλειστικώς οδοντικά επιθηλιακά βλαστικά κύτταρα. Ανακαλύψαμε ότι τα κύτταρα ήταν σε θέση να σχηματίσουν ένα μικρό σύστημα των γαλακτοφόρων πόρων του μαστού». Σύμφωνα με τον κ. Μητσιάδη το δεύτερο αυτό πείραμα απέδειξε ότι «τα οδοντικά επιθηλιακά βλαστικά κύτταρα μπορούν χωρίς την αρωγή του μαστικού επιθηλίου να οδηγήσουν σε μορφογένεση ενός δικτύου αδενικού ιστού, διαδικασία που είναι χαρακτηριστική πολλών αναπτυσσόμενων οργάνων, όπως ο μαστικός αδένας, οι σιελογόνοι αδένες, αλλά και οι πνεύμονες, δεν είναι όμως αντιπροσωπευτική της οδοντογένεσης. Αυτό το χαρακτηριστικό αποτελεί, με βάση τη γνώση μας ως τώρα, προνόμιο των οδοντικών επιθηλιακών βλαστικών κυττάρων». Πρέπει να σημειωθεί ότι προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι όταν νευρικά κύτταρα, κύτταρα των όρχεων, του μυελού των οστών αλλά και καρκινικά κύτταρα «αναμειχθούν» με μαστικά επιθηλιακά κύτταρα μπορούν να επαναπρογραμματιστούν και να ενσωματωθούν στο μαστικό επιθήλιο. Ωστόσο μέχρι σήμερα κανένας άλλος κυτταρικός τύπος δεν είχε καταφέρει να δώσει ιστό του μαστού χωρίς τη… χείρα βοηθείας του μαστικού επιθηλίου. Και αυτό το κατάφεραν τα κύτταρα των δοντιών!

Οδοντική βλαστική πλαστικότητα

Μια τόσο προχωρημένη μελέτη δεν θα μπορούσε να διεξαχθεί χωρίς… προχωρημένα εργαλεία. Όπως επισημαίνει στο «Βήμα» ο επίκουρος καθηγητής στο Ινστιτούτο Βιολογίας του Στόματος του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης και συμμετέχων στη νέα μελέτη Πιερφραντσέσκο Παγκέλλα εφαρμόστηκαν προηγμένες τεχνικές «παρακολούθησης» των οδοντικών βλαστικών κυττάρων μετά την έγχυσή τους στα θηλυκά ποντίκια οι οποίες προσέφεραν ξεκάθαρη εικόνα σχετικά με το τι απέγιναν αυτά τα κύτταρα στο νέο περιβάλλον στο οποίο βρέθηκαν. «Χρησιμοποιήσαμε προηγμένα γενετικά, μοριακά και απεικονιστικά εργαλεία τα οποία μας επέτρεψαν την ακριβή παρακολούθηση των οδοντικών επιθηλιακών βλαστικών κυττάρων στον οργανισμό των πειραματόζωων και συγκεκριμένα στο σημείο όπου φυσιολογικά αναπτύσσονται οι μαστοί. Ανακαλύψαμε, πέρα από κάθε αμφιβολία, ότι τα οδοντικά βλαστοκύτταρα ήταν σε θέση να διαφοροποιηθούν σε μαστίτη ιστό. Είναι η πρώτη φορά παγκοσμίως που διεξάγεται μια τέτοια μελέτη παρέχοντας μάλιστα τέτοια αποτελέσματα».

Η πρωτοποριακή οδοντο-μελέτη αποδεικνύει την τεράστια πλαστικότητα των βλαστικών κυττάρων των δοντιών τα οποία μπορούν να διαφοροποιηθούν όχι μόνο σε οδοντικούς ιστούς αλλά και σε άλλους τύπους ιστών του σώματος. «Τα ευρήματα συμβάλλουν σημαντικά στην κατανόηση των κυτταρικών και μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται στην αναγεννητική ικανότητα των βλαστικών κυττάρων και επιπλέον δείχνουν την τεράστια δυναμική συγκεκριμένων πληθυσμών βλαστικών κυττάρων σε ό,τι αφορά τη χρήση τους στην κλινική πράξη» σημειώνει ο κ. Μητσιάδης.

Τα δόντια λοιπόν φαίνεται ότι μπορούν να προσφέρουν πολύ περισσότερα από τα πολλά που ήδη προσφέρουν στον άνθρωπο και να «δείξουν τα δόντια» τους ενάντια σε πλήθος νόσων του πληθυσμού χαρίζοντας στο μέλλον (αναπάντεχους) ιστούς σε όσους τους έχουν ανάγκη. Η καλή αρχή έγινε και αναμένουμε την ακόμη καλύτερη συνέχεια. Το σίγουρο είναι πάντως ότι η επιστήμη αποδεικνύει συνεχώς ότι δεν… μασάει και μας εκπλήσσει ευχάριστα!

Οι μελλοντικές πρακτικές εφαρμογές

Ωραία και εντυπωσιακά τα νέα ευρήματα, όμως το ζητούμενο για τους πολλούς είναι αν θα μπορούσαν μια ημέρα να έχουν πρακτική αξία και ποια θα ήταν αυτή. Οπως επισημαίνει ο κ. Μητσιάδης, μια πιθανή σημαντική εφαρμογή αφορά την αναγέννηση των μαστών σε περιπτώσεις γυναικών που έχουν υποστεί μαστεκτομή: «Ο καρκίνος του μαστού αποτελεί μία από τις πιο συχνά εμφανιζόμενες μορφές καρκίνου στις γυναίκες και συχνά απαιτείται χειρουργική αφαίρεση του μαστού στο πλαίσιο της αντιμετώπισής του. Η νέα ανακάλυψή μας σχετικά με το ότι οδοντικά επιθηλιακά βλαστικά κύτταρα μπορούν να επαναπρογραμματιστούν σε κύτταρα του μαστικού αδένα δημιουργεί αισιοδοξία σχετικά με τη χρήση βλαστοκυτταρικών θεραπειών για την αναγέννηση των μαστών στο μέλλον. Η πρόοδος στην ιατρική και στην οδοντιατρική έρευνα μπορεί να μας οδηγήσει γενικώς σε καλύτερες θεραπείες, στη δημιουργία ολόκληρων οργάνων στο εργαστήριο ή στην αναγέννηση τμημάτων ιστών που έχουν υποστεί τραυματισμό ή βλάβη. Και όλα αυτά αποτελούν «τέκνα» από το πάντρεμα της βασικής βιολογίας με τη σύγχρονη ιατρική και οδοντιατρική».

Υπάρχουν όμως και άλλες υποψήφιες εφαρμογές που μπορεί τώρα να φαίνονται απίστευτες, αλλά ίσως μια ημέρα να είναι πέρα για πέρα αληθινές. Ο έλληνας καθηγητής εξηγεί ότι «στο πλαίσιο των πειραμάτων μας ανακαλύψαμε εντός του μαστίτη ιστού που δημιουργήθηκε από τα οδοντικά επιθηλιακά βλαστικά κύτταρα την ύπαρξη βασικών πρωτεϊνών της αδαμαντίνης (σμάλτο) των δοντιών – μάλιστα η πρωτεΐνη που εντοπίστηκε σε μεγαλύτερη ποσότητα ήταν η αμελογενίνη, η οποία αποτελεί το κύριο συστατικό της αδαμαντίνης.  Ισως λοιπόν μια ημέρα η μελέτη αυτή οδηγήσει σε διαγονιδιακά ζώα που θα μπορούν να παράγουν γάλα το οποίο θα περιέχει και αμελογενίνη. Φανταστείτε μια αγελάδα που μαζί με το γάλα της θα προσφέρει πολύτιμη και πανάκριβη, πρέπει να αναφέρουμε, αμελογενίνη η οποία είναι η βάση των αναγεννητικών θεραπειών περιοδοντίτιδας». Ενα άλλο πιθανό μελλοντικό σενάριο που μας παρουσιάζει ο κ. Μητσιάδης αφορά τη δημιουργία κυτταρικών σειρών από δόντια «οι οποίες θα μπορούν να δημιουργούν μαστίτη ιστό και τελικώς να παράγουν και γάλα». Με έναν σμπάρο, δυο (πολύτιμα) τρυγόνια!

Κοινές καταβολές, διαφορετικές πορείες

Στον γρίφο σχετικά με το πώς κύτταρα των δοντιών μπορούν να μετατραπούν σε ιστό του μαστού, ίσως μια εξήγηση δίνει το ότι οι φαινομενικά άσχετοι μεταξύ τους δύο αυτοί ιστοί, ο μαστίτης ιστός και ο ιστός των δοντιών, εμφανίζουν πολύ περισσότερα κοινά – τουλάχιστον κατά το στάδιο της εμβρυϊκής τους ανάπτυξης – από όσα νομίζουμε.

Ο κ. Μητσιάδης σημειώνει ότι «η ανάπτυξη των δοντιών και του μαστικού αδένα εμφανίζει ορισμένες μοριακές και μορφολογικές ομοιότητες στα αρχικά της στάδια. Και τα δύο όργανα έχουν καταβολή από το εξώδερμα (σ.σ.: ένα από τα τρία στρώματα κυττάρων μαζί με το μεσόδερμα και το ενδόδερμα που αναπτύσσονται στο έμβρυο από την αρχή της ύπαρξής του και από τα οποία προκύπτουν τελικώς όλα τα όργανα και οι ιστοί του ανθρώπινου οργανισμού) και η ανάπτυξή τους είναι το αποτέλεσμα μιας συνεχούς αλληλεπίδρασης μεταξύ του επιθηλίου και του μεσεγχύματος – από το μεσέγχυμα προέρχονται όλα τα είδη κυττάρων του συνδετικού ιστού. Τα αρχικά στάδια ανάπτυξης τόσο του μαστού όσο και των δοντιών εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τους ίδιους μοριακούς παράγοντες, και κυρίως από τον τροποποιητικό αυξητικό παράγοντα β (Τgf-β), τον ινοβλαστικό αυξητικό παράγοντα (Fgf) και το μονοπάτι σήμανσης Wnt.

Είναι χαρακτηριστικό ότι μεταλλάξεις σε γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες του μονοπατιού Wnt οδηγούν σε παρόμοιες ανωμαλίες της ανάπτυξης τόσο των μαστών όσο και των δοντιών, όπως η αγένεση των δοντιών και η απλασία των μαστικών αδένων. Ωστόσο στα μετέπειτα αναπτυξιακά στάδια η οδοντική και μαστική ανάπτυξη αποκλίνουν σημαντικά, καθώς τα δύο αυτά όργανα ακολουθούν πολύ διαφορετικούς δρόμους μορφογένεσης. Αυτό πιθανώς συμβαίνει εξαιτίας διαφορών στην απόκριση σε μοριακά σήματα αλλά και εξαιτίας του μικροπεριβάλλοντος στο οποίο βρίσκεται το κάθε όργανο».

tovima.gr