Secondo i ricercatori, le strutture simili ai denti rappresentano un passo avanti verso la sostituzione bioingegneristica degli impianti dentali.
Se si perde un dente adulto, le opzioni sono limitate e in genere prevedono impianti in titanio o protesi in plastica. Ma gli scienziati stanno lavorando a un’alternativa: denti umani cresciuti in laboratorio che un giorno potrebbero sostituire quelli danneggiati.
Pamela Yelick e Weibo Zhang della Tufts University School of Dental Medicine di Boston hanno coltivato una miscela di cellule dentali umane e suine in pezzi di denti di maiale per creare strutture bioingegnerizzate che assomigliano a veri denti umani.
“Yelick ha applicato la scienza di base per sviluppare un dente”, afferma Cristiane Miranda França, dentista-scienziata presso la Oregon Health & Science University di Portland, che non è stata coinvolta nel lavoro. “Ed è sorprendente”.
Un dente sano ha al suo interno la polpa dentale. La polpa, che contiene nervi e vasi sanguigni, è circondata da strati di tessuti duri chiamati dentina, cemento e smalto. Questi strati sono straordinariamente resistenti – lo smalto è considerato il tessuto più duro del corpo – ma possono essere erosi dai batteri, provocando la carie. E se la carie raggiunge la polpa dentale, può fare male. Molto.
I dentisti possono rimuovere le aree di carie e sostituirle con otturazioni, che in genere durano fino a circa 15 anni. Ma poi devono essere sostituite, e ogni volta che ciò accade, una parte maggiore del dente deve essere tagliata via. “Alla fine… è quasi inevitabile che la persona perda quel dente”, dice França.
Oggi chi perde un dente può scegliere di sostituirlo con un impianto dentale. Questi impianti sono costituiti da una vite in titanio ancorata nell’osso mascellare e in genere sormontata da una corona in porcellana simile a un dente. Hanno l’aspetto di un dente e possono essere utilizzati per mordere e masticare il cibo, ma sono molto meno di un dente vero e proprio.
Se l’impianto non è perfettamente allineato con i denti esistenti, mordere e masticare può trasmettere forze non uniformi all’osso mascellare circostante, danneggiando l’osso che lo sostiene, dice Yelick. I batteri possono attaccarsi agli impianti, causando talvolta un’infezione chiamata perimplantite, che può portare alla perdita di osso.
“È molto difficile sostituire un impianto, perché prima bisogna ricostruire tutto l’osso che è stato assorbito nel tempo e che è andato via”, dice Yelick. Negli ultimi decenni ha lavorato per creare sostituti dei denti più simili all’uomo, utilizzando cellule prelevate da denti veri e fatte crescere in laboratorio in strutture simili ai denti. “Stiamo lavorando per cercare di creare denti sostitutivi funzionali”, dice Yelick.
Le cellule del dente vengono coltivate in laboratorio per creare denti bioingegnerizzati. OXFORD UNIVERSITY PRESS
Per la sua ricerca, Yelick utilizza cellule provenienti dalle mascelle dei maiali, che ottiene dai macelli. Ai maiali crescono più serie di denti nel corso della loro vita, quindi le ossa mascellari contengono cellule di denti sottosviluppati che non hanno ancora sfondato le gengive. Yelick e Zhang raccolgono le cellule di questi denti e le fanno crescere e moltiplicare in laboratorio fino ad avere “decine di milioni” di cellule.
In esperimenti precedenti, Yelick e altri colleghi hanno seminato queste cellule su “impalcature” – strutture biodegradabili a forma di dente – e le hanno impiantate nei ratti. I ratti hanno mascelle piccole, quindi hanno inserito le impalcature sotto la pelle dell’addome degli animali. “I ratti non si preoccupano”, dice Yelick.
Lei e i suoi colleghi hanno scoperto che, una volta all’interno di un corpo vivente, le cellule iniziavano a organizzarsi in strutture simili a denti. “Erano piccole, ma la loro morfologia era identica a quella dei denti che si formano naturalmente”, spiega Yelick.
Da allora, lei e i suoi colleghi hanno lavorato per far crescere denti umani in laboratorio. Nella loro ultima ricerca, Yelick e Zhang hanno utilizzato cellule provenienti da denti umani donati. Per creare un’impalcatura più “naturale”, il team ha tolto le cellule dai denti di mini-maiali.
Poi, con un approccio simile a quello usato in precedenza da Yelick, hanno coltivato una miscela di cellule dentali umane e suine all’interno di impalcature create con pezzi di denti di maiale. Dopo alcune settimane di permanenza in laboratorio, i frammenti di denti sono stati impiantati nelle mascelle di sei mini-maiali.
Due mesi dopo, il team ha rimosso i denti per vedere come stavano andando. Hanno scoperto che avevano iniziato a crescere in modo simile ai denti adulti sani. Hanno persino sviluppato strati duri di cemento e dentina. “Sono molto simili ai denti”, afferma Yelick, che ha pubblicato il lavoro sulla rivista Stem Cells Translational Medicine a dicembre.
“Questi denti bioingegnerizzati presentano le proprietà chiave dei denti naturali che mancano negli impianti in titanio”, afferma França.
Questa scoperta ci fa fare un passo avanti verso la possibilità di creare denti umani vivi, funzionali e cresciuti in laboratorio, in grado di integrarsi con le gengive e le mascelle di una persona, afferma França. “Yelick e Zhang stanno iniziando a decodificare il modo in cui la natura codifica le cellule per creare i denti”, afferma França. “E questo è davvero impressionante”.
“Non sono ancora denti ben formati”, dice Yelick. “Ma siamo ottimisti sul fatto che un giorno saremo in grado di creare un sostituto biologico funzionale del dente che possa essere utilizzato dalle persone che ne hanno bisogno”.
