Objevování role lingválních a bukálních buněk ve vývoji zubů

Nová studie o přirozené koordinaci vývoje zubů v čase a prostoru, vedená Dr. Han-Sung Jungem na Yonsei University College of Dentistry, Korea, zjistila, že „jazykové“ buňky na straně jazyka tvoří zub, zatímco ty směrem k tváři, nazývané „bukální buňky“, tvoří kosti a dásně, vedené signálními molekulami jako WNT a BMP. Tyto poznatky by mohly utvářet budoucí způsoby regenerace, náhrady a opravy zubů.

Vývoj zubu je dynamický proces, který zahrnuje fáze pupenu, čepice a zvonu, po nichž následuje vývoj kořene a následná tvorba zubu. Procesy, jako je přechod z pupenu na čepičku, jsou zprostředkovány interakcemi mezi epitelem a mezenchymem. Navíc poloha buňky ve vyvíjejícím se embryu určuje její osud v důsledku relativních rozdílů v koncentraci signálních molekul a růstových faktorů.

Vědci již dlouho vědí, že jeden zub se vyvíjí jako malý pupen vnějších „epiteliálních“ buněk do hlubších „mezenchymálních“ buněk. Poté se zakřiví do tvaru čepičky a poté se dále složí do tvaru zvonu zralého zubu s okolní kostí a dásněmi. Dr. Han-Sung Jung a jeho tým na Yonsei University College of Dentistry v Koreji rozšířili tato zjištění zkoumáním toho, jak by postavení mladých epiteliálních a mezenchymálních zubních buněk ovlivnilo to, do čeho vyrostou, a své poznatky publikovali v International Journal of Oral Science.

Vedoucí autor Dr. Jung řekl, že jeho tým „provedli tuto studii, aby zjistili, jak polohová identita podél lingválně-bukální osy určuje odlišné vývojové osudy zubního mezenchymu. Tento výzkum má potenciál významně ovlivnit naše chápání vývoje zubů,“ říká.

Badatelé oddělili mezenchymální buňky na lingvální a bukální straně ve stádiu čepice i zvonku vyvíjejícího se myšího embrya a porovnali jejich profily genové exprese pomocí RNA-seq následované analýzou obohacení genové ontologie, aby pochopili rozdíly s polohou a časem. Poté transplantovali lingvální a bukální buňky ve stádiu uzávěru odděleně pod pouzdro ledvin imunokompromitovaných myší, aby viděli, v co každá vyrostla. Analýza ukázala, že buňky na lingvální straně byly zaměřeny hlavně na výrobu samotného zubu a tvarování jeho struktury, zatímco buňky na bukální straně byly více zaměřeny na aktivitu kmenových buněk, tvorbu okolních tkání a podporu růstu a opravy zubů. Není divu, že pouze lingvální buňky v myších ledvinách vyrostly do zubní skloviny.

Výzkumníci také uvedli, že nahodile zaměňovali buňky ve stádiu čepice, označené bukální a lingvální buňky geneticky upravených myší. „Byli jsme zvědaví, jestli dokážou najít své původní místo a reorganizovat se, když se fluorescenčně značené lingvální a bukální mezenchymální buňky náhodně smíchají, což nejenže udělali, ale lingvální buňky vyrostly do dentinu a vytvořily zub jako předtím. Tento jev se nazývá buněčná sebeorganizace“ říká první autor Eun-Jung Kim.

Kromě toho rozsáhle studovali signální molekuly v každé skupině a zjistili, že signalizace WNT a R-spondiny (Rspo1/2/4) jsou obohaceny v lingválních buňkách spolu s vysokou proliferací, nízkou buněčnou smrtí a vyšší rychlostí migrace, což napomáhá tvorbě zubů. Na druhé straně bukální buňky vykazují zvýšenou expresi inhibitorů BMP, nižší proliferaci, vyšší apoptózu a pomalejší migraci, což podporuje tvorbu kostí a okolní tkáně.

Na závěr autoři navrhli model umístění dentálních buněk založený na lingválně-bukální ose pro tvorbu zubu a okolní tkáně. Bylo zjištěno, že charakteristiky dentálních mezenchymálních buněk se mění podél této osy a osud zubu a tvorby okolní tkáně je určován mezenchymálními buňkami prostřednictvím WNT/BMP signalizace. Hlubší znalost molekulárních nuancí vývoje zubů bude inspirací pro další výzkum v tkáňovém inženýrství a regenerativní medicíně, což může v konečném důsledku vést k pokroku v regeneraci zubů na bázi kmenových buněk a efektivnějším terapeutickým aplikacím pro obnovu a opravy zubů.