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Neue Forschung könnte die regenerative Zahnmedizin beschleunigen

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STOCKHOLM, Schweden: Das Verständnis der Zelltypen und der Mechanismen des Zahnwachstums ist für die Rekonstruktion und das Engineering von Zähnen unerlässlich. Daher haben Forscher des Karolinska Institutet in Stockholm die zelluläre Zusammensetzung wachsender und nicht wachsender Zähne von Mäusen und Menschen untersucht. Sie glauben, dass die neuen Daten über den zellulären Aufbau und das Wachstum von Zähnen die Entwicklungen in der regenerativen Zahnmedizin und bei der Behandlung von Zahnempfindlichkeit beschleunigen könnten.

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Obwohl die wichtigsten Zahnzelltypen seit langem bekannt sind, sind das Spektrum der verschiedenen Zahn- und Stammzellen, ihre Differenzierung und die Wechselwirkungen, die das Zahnwachstum ermöglichen, nach wie vor kaum verstanden. Zähne entwickeln sich durch einen komplexen Prozess, bei dem Weichgewebe mit Bindegewebe, Nerven und Blutgefäßen mit drei verschiedenen Arten von Hartgewebe zu einem funktionellen Körperteil verbunden wird.

Im Gegensatz zum Menschen, dessen Zähne vor dem Erwachsenenalter fertiggestellt sind, wachsen die Zähne bei Mäusen und vielen anderen Tierarten ein Leben lang weiter. Die Stammzellenpopulation des Schneidezahns bei Mäusen erneuert sich ständig selbst und ersetzt Gewebe, das durch Nagen verloren gegangen ist, was dieses Modell für Studien zur Stammzellengenerierung, Zelldifferenzierung und verletzungsbedingten Regeneration attraktiv macht.

Kartierung von Zahnzellpopulationen

Mithilfe einer Einzelzell-RNA-Sequenzierungsmethode und genetischer Rückverfolgung untersuchten die Forscher die Eigenschaften wachsender Mäuseschneidezähne, verglichen sie mit nicht wachsenden Mäusemolaren und bewerteten, inwieweit das Mausmodell das Wachstum menschlicher Zähne widerspiegelt. Auf diese Weise identifizierten und charakterisierten die Forscher am Karolinska Institutet in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität Wien in Österreich und der Harvard University in den USA alle Zellpopulationen in Mäusezähnen, in jungen wachsenden menschlichen Zähnen und in erwachsenen menschlichen Zähnen.

"Von den Stammzellen bis hin zu den vollständig ausdifferenzierten adulten Zellen konnten wir die Differenzierungswege der Odontoblasten, aus denen das Dentin entsteht [...], und der Ameloblasten, aus denen der Zahnschmelz entsteht, entschlüsseln", so der Hauptautor der Studie, Dr. Igor Adameyko, Senior Researcher in der Abteilung für Physiologie und Pharmakologie am Karolinska Institutet, und Mitautor Dr. Kaj Fried, Seniorprofessor in der Abteilung für Neurowissenschaften am Karolinska Institutet, in einer Pressemitteilung. Demnach entdeckten sie auch neue Zelltypen und Zellschichten, die bei der Zahnempfindlichkeit eine Rolle spielen könnten.

Darüber hinaus könnten die Ergebnisse komplexe Aspekte des Immunsystems in den Zähnen erklären und helfen, die Bildung des Zahnschmelzes zu verstehen. "Wir hoffen und glauben, dass unsere Arbeit die Grundlage für neue Ansätze in der Zahnmedizin von morgen bilden kann. Insbesondere kann sie das schnell wachsende Gebiet der regenerativen Zahnheilkunde vorantreiben", fügten die Autoren hinzu.

Die Studie mit dem Titel "Dental cell type atlas reveals stem and differentiated cell types in mouse and human teeth" wurde am 23. September 2020 online in Nature Communications veröffentlicht.