Un dente è composto da tre strati: ritenzione (interno), dente (intermedio) e smalto (esterno). Lo smalto è la sostanza più dura del corpo umano e protegge il dente dai danni esterni. Ma ha una caratteristica negativa: dopo che i denti si sono sviluppati durante l'infanzia, lo smalto non può rigenerarsi. Qualsiasi lesione è permanente. Ecco perché abbiamo otturazioni, corone, impianti. Ma un nuovo studio pubblicato sull'International Journal of Oral Science (gruppo Nature) dell'Università di Washington presenta una svolta: una proteina progettata dall'intelligenza artificiale che può far maturare le cellule dello smalto in laboratorio e produrre veri e propri smalti simili.
Perché lo smalto è così difficile da imitare?
Le cellule ameloblasti sono le cellule che producono lo smalto. Sono attivi solo nell'infanzia, durante lo sviluppo dei denti. Poi muoiono o svaniscono. Per anni gli scienziati hanno provato a "rianimarle" in laboratorio, ma senza successo: le cellule non maturavano al punto giusto e di certo non riuscivano a produrre lo smalto duro.
Il motivo principale: le cellule ameloblasti necessitano di un segnale specifico da altre cellule del dente. Questa lettera si chiama "Delta" e appare appropriatamente nel nome degli odontoblasti. Senza di esso, le cellule degli ameloblasti non sanno che devono maturare.
La soluzione: una proteina progettata dall'intelligenza artificiale
Il team dell'Università di Washington, attraverso l'Institute for Stem Cell & Regenerative Medicine (ISCRM), è stato in grado di risolvere il problema con un nuovo approccio: hanno progettato una proteina su un computer che imita il segnale Delta. Questo è un ottimo esempio di come l'intelligenza artificiale sta cambiando la biologia.
La proteina, chiamata "agonista solubile di Notch" (agonista solubile per la via Notch), ignora la necessità di un segnale dalle cellule degli odontoblasti. Attiva direttamente il percorso nelle cellule di ameloblasto, facendole maturare in una nuova fase identificata nello studio: "ameloblasto secretorio maturo WDR72-positivo" o ismAM in breve.
L'esperimento del topo: creare smalto in un corpo vivente
Il team non era soddisfatto del laboratorio. Hanno impiantato gli organoidi (gruppi di cellule ameloblastiche adulte) sotto la capsula renale dei topi. Dopo alcune settimane, le cellule formavano una sostanza calcificata simile allo smalto. Questa è la prima volta che l'effetto smalto è stato effettivamente creato in un corpo vivente utilizzando questo approccio.
Dove va?
Il passo successivo è aumentare il processo. I ricercatori progettano:
- Combinazione con dentina. La sola e-mail non è sufficiente. Hai bisogno anche del dente interno. Il passo successivo: creare un organoide più complesso
- Trapianto in modelli più complessi. Ora è sotto la capsula renale. Il passo successivo: l'impianto nella mascella di un animale
- Test di sicurezza. Principalmente la paura del cancro, perché le cellule staminali possono diventare incontrollabili
I ricercatori stimano che gli studi clinici sugli esseri umani possano iniziare tra 5-7 anni. I denti autorigeneranti potrebbero essere disponibili nel 2035-2040.
Cosa significa questo per l'odontoiatria?
Se il trattamento ha esito positivo, sostituirà:
- Otturazioni (produzione simile allo smalto al posto dell'otturazione)
- Corone (rigenerazione completa di un dente)
- Impianti (impianto di cellule staminali anziché di metallo)
- Protesi dentarie
Potrebbe anche cambiare il trattamento dell'amelogenesi imperfetta, una malattia genetica che causa difetti dello smalto fin dalla nascita. Nello studio è stato identificato che un gene chiamato DLX3 è fondamentale per la produzione dello smalto. Un cambiamento in questo gene è la causa della malattia.
Applicazioni aggiuntive
Ristrutturare i denti è solo l'inizio. La tecnologia delle proteine progettate dall'intelligenza artificiale per l'attivazione dei percorsi cellulari può essere utilizzata anche per:
- Rinnovamento osseo (osteoporosi)
- Rinnovamento della pelle (ferite, cicatrici)
- Rinnovamento della cartilagine (osteoartrosi)
- Rinnovamento dei capelli
Il risultato finale
Per anni l'odontoiatria è stata considerata un "campo noioso" con un'innovazione minima. Questo studio cambia il quadro. Grazie alla combinazione di intelligenza artificiale, biologia cellulare e progettazione delle proteine, non siamo lontani dal giorno in cui l'intasamento sarà un ricordo del passato. Il dente si riparerà da solo.
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