Jak rychle rostou zuby, co dynamiku jejich růstu ovlivňuje a jak zubní tkáně regenerují. To vše v detailu umožňuje sledovat nová monitorovací metoda vyvinutá výzkumnou skupinou Jana Křivánka z Lékařské fakulty Masarykovy univerzity. Uplatnění může najít v regenerativní medicíně, při testování nových přístupů v hojení ran nebo při sledování vývojových vad kostí a zubů.
Některá zvířata si umí regenerovat zuby. Brněnský vědec zkoumá, jak to funguje
Dospělé lidské zuby nedorůstají. Když se jednou pokazí, dají se nahradit už jenom uměle. U zvířat to tak ale není. U myší totiž jejich přední řezáky dorůstají, a to po celý život. „Zajímavé je nejen samotné dorůstání, ale také to, že když si myš zub ulomí, tak se u ní evolučně vyvinul zvláštní princip, že ten zub svůj růst dokonce zrychlí. A to dramaticky,“ popisuje Jan Křivánek z Lékařské fakulty Masarykovy univerzity.
Právě tento vědec už před třemi lety zmapoval a kategorizoval buňky v zubech myší a následně také v těch lidských, které jsou v drtivé většině na molekulární a buněčné úrovni obdobné. Objevil při té příležitosti několik typů nových kmenových buněk a popsal složité procesy, kterými se přetvářejí v buňky tvořící tvrdé zubní tkáně. „Snažíme se jejich studiem pochopit obecné principy regenerace orgánů a tkání,“ vysvětluje vědec.
Na cestě k zubům, které se opraví samy
Brněnští vědci teď pod jeho vedením vyvinuli metodu, jejímž prostřednictvím tuto růstovou dynamiku jako první na světě dokázali v mikrometrových měřítcích popsat a kvantifikovat. Metoda dostala jméno BEE-ST, studie o ní vyšla v odborném žurnálu Science Advances.
Umožňuje sledovat vývoj tvrdých tkání ve všech třech rozměrech a v čase. Spočívá v přesně časovaném podávání fluorescenčních barviv, jejich začlenění do nově vznikajících kostí a zubů a následného optického projasnění.
„Naše metoda staví na kombinaci několika zavedených přístupů. Barviv, která se začleňují do nově vznikajících tvrdých tkání, jsou desítky a jsou známá už léta. My jsme mnoho z nich otestovali, vybrali dvě nejlépe fungující – alizarin a kalcein –, sepsali postupy, jak je aplikovat, a vymysleli nové přístupy pro kvantifikaci růstu a hojení,“ přibližuje Křivánek.
Díky spolupráci s kolegy z Přírodovědecké fakulty otestovali tuto metodu na více živočišných druzích a potvrdili její univerzální využití pro sledování vývoje jakýchkoliv tkání založených na vápníku. „Původně jsme se sice zaměřili jen na myší řezáky, ale paralelně jsme přišli na to, že se naše metoda dá použít i na ostatní tkáně,“ doplňuje vědec.
Dlouhá cesta vědeckého pokroku
BEE-ST tak otevírá možnosti dalšího výzkumu a uplatnění v oblastech od vývojové biologie přes hojení a regeneraci tkání, kostní a zubní inženýrství až po problematiku studia vrozených vývojových vad opěrné soustavy a zubů.
Mezitím svou práci posouvá dál i sám Křivánek a jeho tým. „Dosud nikdo nezjistil, čím to je, že myším tak rychle dokážou zuby po poranění zpět dorůst. Nikdo neví, jak je to detekováno, jakým způsobem na to reagují kmenové buňky, a nikdo nedokázal rychlost růstu přesně kvantifikovat. My už to teď dokážeme,“ naznačuje budoucí směr svého výzkumu.
Tento výzkum je začátek dlouhé cesty. Jedná se o základní vědecký výzkum, který nemá za cíl hledat nějaká praktická řešení problému lidských zkažených zubů. Základní výzkum je experimentální a teoretická práce, která slouží k získání nových vědomostí o základních principech jevů nebo pozorovatelných skutečností, která není primárně zaměřena na uplatnění nebo využití v praxi.
Teprve na ni později, v případě, že uspěje, navazují praktické aplikace – jako by byly například terapie schopné lidem nebo hospodářským zvířatům regenerovat poškozený chrup. Mezi základním výzkumem a plným přenesením do praxe mnohdy uplynou i desítky roků.
