Een tand bestaat uit drie lagen: retentie (binnen), tand (midden) en glazuur (buiten). Emaille is de hardste substantie in het menselijk lichaam en beschermt de tand tegen schade van buitenaf. Maar het heeft één slechte eigenschap: nadat de tanden zich in de kindertijd hebben ontwikkeld, kan het glazuur niet regenereren. Elk letsel is blijvend. Daarom hebben we vullingen, kronen, implantaten. Maar een nieuwe studie gepubliceerd in het International Journal of Oral Science (Nature group) van de Universiteit van Washington presenteert een doorbraak: een door AI ontworpen eiwit dat glazuurcellen in het laboratorium kan laten rijpen en echt glazuurachtig materiaal kan produceren.
Waarom is emaille zo moeilijk te imiteren?
Ameloblastcellen zijn de cellen die glazuur produceren. Ze zijn alleen actief in de kindertijd, tijdens de ontwikkeling van de tanden. Dan sterven ze of verdwijnen ze. Jarenlang probeerden wetenschappers ze in het laboratorium ‘nieuw leven in te blazen’, maar zonder succes: de cellen rijpten niet tot het juiste stadium en slaagden er zeker niet in om het harde glazuur te produceren.
De belangrijkste reden: ameloblastcellen hebben een specifiek signaal nodig van andere cellen in de tand. Deze letter heet "Delta" en komt toepasselijk voor in de naam van odontoblasten. Zonder dit weten ameloblastcellen niet dat ze moeten rijpen.
De oplossing: een eiwit ontworpen door AI
Het team van de Universiteit van Washington kon via het Institute for Stem Cell & Regenerative Medicine (ISCRM) het probleem oplossen met een nieuwe aanpak: Ze ontwierpen een eiwit op een computer dat het Delta-signaal nabootst. Dit is een geweldig voorbeeld van hoe AI de biologie verandert.
Het eiwit, genaamd "oplosbare Notch-agonist" (oplosbare agonist voor de Notch-route), omzeilt de behoefte aan een signaal van odontoblastcellen. Het activeert direct de route in ameloblastcellen, waardoor ze rijpen naar een nieuwe fase die in het onderzoek is geïdentificeerd: "WDR72-positieve rijpe secretoire ameloblast" of kortweg ismAM.
Het muizenexperiment: het creëren van glazuurachtig materiaal in een levend lichaam
Het team was niet tevreden over het laboratorium. Ze implanteerden de organoïden (groepen volwassen ameloblastcellen) onder de niercapsule van muizen. Na een paar weken vormden de cellen een verkalkte substantie die leek op glazuur. Dit is de eerste keer dat met deze aanpak glazuurachtig materiaal in een levend lichaam wordt gecreëerd.
Waar gaat het heen?
De volgende stap is het vergroten van het proces. De onderzoekers plannen:
- Combinatie met Dentine. E-mail alleen is niet voldoende. Je hebt ook de binnentand nodig. De volgende stap: het creëren van een complexere organoïde
- Transplantatie in complexere modellen. Nu bevindt het zich onder de niercapsule. De volgende stap: implantatie in de kaak van een dier
- Veiligheidstests. Vooral angst voor kanker, omdat stamcellen oncontroleerbaar kunnen worden
De onderzoekers schatten: klinische proeven bij mensen kunnen over 5-7 jaar beginnen. Zelfherstellende tanden zouden in 2035-2040 beschikbaar kunnen zijn.
Wat betekent dit voor de tandheelkunde?
Als de behandeling succesvol is, vervangt deze:
- Vullingen (glazuurachtige productie in plaats van de vulling)
- Kronen (volledige regeneratie van een tand)
- Implantaten (implantatie van stamcellen in plaats van metaal)
- Tandprothesen
Het zou ook de behandeling van amelogenesis imperfecta kunnen veranderen, een genetische ziekte die ervoor zorgt dat het glazuur vanaf de geboorte defect raakt. In het onderzoek werd vastgesteld dat een gen genaamd DLX3 cruciaal is voor de productie van glazuur. Een verandering in dit gen is de oorzaak van de ziekte.
Extra toepassingen
Het renoveren van tanden is nog maar het begin. De technologie van door AI ontworpen eiwitten voor de activering van celroutes kan ook worden gebruikt voor:
- Botvernieuwing (osteoporose)
- Huidvernieuwing (wonden, littekens)
- Kraakbeenvernieuwing (artrose)
- Haarvernieuwing
Het eindresultaat
Jarenlang werd de tandheelkunde beschouwd als een ‘saai vakgebied’ met minimale innovatie. Dit onderzoek verandert het beeld. Met de combinatie van AI, cellulaire biologie en eiwitontwerp zijn we niet ver verwijderd van de dag waarop verstopping tot het verleden behoort. De tand herstelt zichzelf.
💬 תגובות (0)
היו הראשונים להגיב על המאמר.