Vědcům z Lékařské fakulty Masarykovy univerzity se podařilo „naprogramovat“ kmenové buňky tak, aby se přeměnily v buňky utvářející zubní tkáň. Zasáhli přímo do jejich genomu.
Brněnští vědci dokázali něco, co by ve středověku označili za alchymii: změnili jeden druh buněk na jiný. Dokázali provést přímý zásah do genů takzvaných pluripotentních kmenových buněk, jež se teoreticky mohou proměnit na jiné buňky, tak aby z nich vznikla zubovina.
Experti pod vedením Jana Křivánka z Lékařské fakulty Masarykovy univerzity se tomuto nadějnému směru věnují už delší dobu – a nutno dodat, že velmi úspěšně. Už dřív jako první detailně popsali proces vývoje odontoblastů, tedy buněk tvořících hlavní tvrdou zubní tkáň neboli zubovinu. Teď se jeho týmu podařilo tyto buňky cíleně vytvořit.
„Vytipovali jsme čtyři řídicí neboli regulační geny, což jsou geny kontrolující expresi dalších genů, a chtěli jsme zjistit, zda s jejich pomocí dokážeme přimět kmenové buňky, aby se přeměnily v buňky utvářející zub,“ vysvětluje hypotézu Křivánek. Jeho tým ji potvrdil a dokázal toho teď využít.
Vědci nejprve ve zkumavce vytvořili upravené buňky, které pak vložili do myší, a studovali, co se bude dít. Ukázalo se, že i v myších se tyto uměle upravené kmenové buňky vývojově nasměrovaly do buněk tvořících zubní tkáň. Tento pokus tedy přibližuje situaci, která se odehrává v živém organismu.
Zubovina je žlutobílá hmota podobající se kosti. Tvoří většinu zubu. Skládá se ze sedmdesáti procent z anorganických látek, zbytek jsou organické látky a voda. Je citlivá na teplo a na chemické podněty.
Způsob ovlivnění kmenových buněk
Tento výzkum neslibuje, že do několika let ukončí zubařství, protože lidem začne zázračně dorůstat sklovina sama od sebe. Novátorský přístup brněnských vědců spočívá ve způsobu, jakým kmenové buňky ovlivnili. Zatímco běžně v podobných projektech bývají vystaveny působení zvnějšku, Křivánek s kolegy zasáhli přímo dovnitř genomu. K tomu využili takzvané lentiviry, rod retrovirů schopných způsobovat u lidí chronická onemocnění charakterizovaná dlouhou inkubační dobou (patří mezi ně například HIV).
„Pro nás je zásadní, že jde o viry, které dokážou svou DNA napevno včlenit do svého hostitele,“ zdůvodňuje volbu Křivánek a přibližuje přístup: „Mají kapacitu pro nesení cizorodé genetické informace, takzvané cargo space, do které jsme cíleně vpravili sekvenci vybraného řídicího genu. Vzniklým virionem jsme infikovali kmenové buňky a tímto způsobem jsme pak do jejich genomu dostali potřebnou genetickou informaci.“
U takto infikovaných buněk se pak vědci postupným „zapínáním“ čtveřice vybraných regulačních genů snažili najít kombinaci, která povede k přeměně kmenové buňky právě v odontoblast. „V rané fázi buňky začaly exprimovat geny charakteristické pro odontoblasty. Dále začaly vytvářet kolagen a následně jsme zjistili, že jsou kromě kolagenu schopné tvořit také mineralizující ložiska vzniklá ukládáním vápníku,“ přibližuje konkrétní pozorování Josef Lavický, Křivánkův doktorand a první autor studie, kterou aktuálně uveřejnil Journal of Dental Research.
Podobný proces probíhá i při tvorbě kostí nebo zubní skloviny, obecně u tvorby tvrdých tkání. Podle vědců může výzkum otevřít nejen nové cesty v zubní regenerativní medicíně. V širším kontextu především ukazuje novou metodu, jak se dá přistupovat k získávání jiných buněčných typů – rozličné funkční buňky z buněk kmenových. „My jsme se zaměřili na odontoblasty, ale věřím, že pokud by se pečlivě vybrala kombinace transkripčních faktorů, tedy jiných regulačních genů, mělo by být možné podobným způsobem získat i jiné buněčné typy, ať už by šlo například o buňky epitelové, nebo třeba neurony,“ dodává Křivánek.
