رشد دوباره دندان با سلول های بنیادی؛ آینده دندانپزشکی

تصور کنید وارد یک کلینیک دندانپزشکی شوید و با دندانی تازه که از سلول‌های خودتان رشد کرده است بیرون بیایید. شبیه داستان‌های علمی تخیلی به نظر می‌رسد. اما در آزمایشگاه‌های سراسر جهان، دانشمندان بی‌سروصدا در حال کنار هم چیدن قطعات این آینده‌اند؛ هر بار با یک سلول بنیادی، یک پیام شیمیایی و یک داربست زیستی.

پوسیدگی دندان و بیماری لثه فقط مشکلاتی موضعی نیستند. آن‌ها هم لبخند را فرسوده می‌کنند و هم، همان‌طور که شواهد رو به افزایش نشان می‌دهد، سلامت بلندمدت بدن را تحت تاثیر قرار می‌دهند: ارتباط با بیماری قلبی، عفونت‌های تنفسی و حتی آلزایمر، مراقبت از دهان و دندان را به موضوعی مرتبط با سلامت عمومی بدن تبدیل کرده است. درمان‌های رایج مانند پرکردگی، روکش و ایمپلنت کارآمدند، اما بی‌نقص نیستند. فرسوده می‌شوند. مانند دندان واقعی فشار را حس نمی‌کنند. حتی ممکن است خودشان زمینه‌ساز مشکلات باکتریایی شوند. مردم هم این را احساس می‌کنند. بسیاری اساسا از مراجعه به دندانپزشک پرهیز می‌کنند؛ نظرسنجی‌ها نشان می‌دهد بخش بزرگی از بزرگسالان از ویزیت دندانپزشکی هراس دارند. بنابراین پژوهشگران پرسشی مستقیم مطرح می‌کنند: اگر دندان بتواند خودش را ترمیم کند، یا به شکلی زیستی جایگزین شود، چه می‌شود؟

همین پرسش باعث شده گروه‌های پژوهشی، دندانپزشکی را از نو در قالب پزشکی بازساختی تعریف کنند. آن‌ها کار را با سلول‌های بنیادی و زیست‌شناسی تکوینی آغاز می‌کنند. دانشمندان از پیام‌های شیمیایی تقلید می‌کنند که در دوران جنینی، سلول‌ها را هدایت می‌کنند تا به آملوبلاست‌های سازنده مینای دندان یا ادونتوبلاست‌های تشکیل‌دهنده عاج تبدیل شوند. در ظرف‌های آزمایشگاهی، همین پیام‌ها می‌توانند سلول‌های بنیادی را به همان انواع سلولی تبدیل کنند که دندان را می‌سازند؛ و وقتی این سلول‌ها در کشت‌های سه‌بعدی کنار هم قرار می‌گیرند، می‌توانند خودآرایی کرده و ارگانوئیدهای شبه‌دندانی بسازند که پروتئین‌های مینا ترشح می‌کنند.

برخی پژوهشگران از طبیعت الهام گرفته‌اند. کوسه‌ها پیوسته دندان‌های خود را جایگزین می‌کنند. کانگوروها و فیل‌ها چرخه‌ای از جایگزینی دندان‌های آسیاب دارند. حتی خوک‌ها ویژگی پنهان و ارزشمندی دارند: در فک آن‌ها جوانه‌های خفته دندان وجود دارد، بذرهای رشدنیافته‌ای برای دندان‌های آینده. دانشمندان با استفاده از سلول‌ها و الگوهای زیستی جانوران و ترکیب آن‌ها با بافت انسانی نشان داده‌اند که می‌توان ساختارهای شبه‌دندانی را در آزمایشگاه رشد داد و حتی در شرایط تجربی، آن‌ها را درون فک زنده به تکامل رساند.

پاملا یلیک در دانشگاه تافتس هوشمندانه از همین زیست‌شناسی خوک بهره گرفت. او سلول‌های سازنده مینا را از جوانه‌های دندانی رویش‌نیافته خوک جمع‌آوری کرد و آن‌ها را با سلول‌های انسانی سازنده عاج کنار هم قرار داد. روی داربست‌های مهندسی‌شده‌ای که برای تقلید از فک در حال رشد طراحی شده بودند، این جمعیت‌های سلولی ترکیبی طی چند ماه به ساختارهایی شبیه دندان تبدیل شدند؛ سرعت رشدی که با دندان‌های طبیعی خوک قابل مقایسه بود. این آزمایش یک اصل مهم را اثبات کرد: سلول‌های مناسب در محیط مناسب می‌توانند معماری دندان را بازسازی کنند.

گروه‌های دیگر سراغ راه‌حلی کم‌هیجان‌تر، اما شاید نزدیک‌تر به کاربرد بالینی رفته‌اند: پرکردگی‌های زنده و معدنی‌ساز. هانله روهولا بیکر و همکارانش دریافتند که اگرچه آملوبلاست‌ها، یعنی سلول‌های تولیدکننده مینا، پس از رویش دندان از بین می‌روند، سلول‌های بنیادی همچنان باقی می‌مانند و می‌توان آن‌ها را با پیام‌های شیمیایی به سمت فنوتیپ‌های تولیدکننده مینا و عاج هدایت کرد. آن‌ها در کشت‌های آزمایشگاهی ارگانوئیدهایی تولید کردند که پروتئین‌های مینا آزاد می‌کنند. امید این است که بتوان این پروتئین‌ها یا سلول‌های مهندسی‌شده را به دندان آسیب‌دیده رساند تا دندان ماده معدنی تازه بسازد؛ یعنی ترمیم زیستی واقعی به جای یک وصله مصنوعی.

چرا این موضوع اهمیت دارد؟ چون پرکردگی در اصل نوعی پانسمان است. حفره را می‌پوشاند، اما ساختار زنده دندان یا بازخورد حسی آن را بازنمی‌گرداند. ایمپلنت شکل دندان را جایگزین می‌کند، اما عصب‌های آن را نه؛ به همین دلیل برای بسیاری حس بیگانگی دارد. روکش‌ها و ایمپلنت‌ها هم در نهایت به تعویض نیاز پیدا می‌کنند. دندانی که به شکل زیستی رشد کرده باشد می‌تواند با عصب و استخوان یکپارچه شود، فشار را حس کند، با گذشت زمان سازگار شود و از همه مهم‌تر، چرخه مداخلات تکراری را کاهش دهد.

البته موانع عملی کم نیستند. دندان‌های رشد داده‌شده در آزمایشگاه باید ایمن، قابل پیش‌بینی و مقرون‌به‌صرفه باشند. پیش از استفاده انسانی، پروتکل‌ها باید در نخستی‌ها اعتبارسنجی شوند و در مطالعات بلندمدت سخت‌گیرانه بررسی شوند. دانشمندان باید مطمئن شوند که دندان‌های زیست‌مهندسی‌شده باعث واکنش ایمنی، عفونت یا رشد کنترل‌نشده نمی‌شوند. داربست‌هایی که مسیر تکامل را هدایت می‌کنند باید در برابر نیروهای جویدن دوام بیاورند و در عین حال معدنی‌شدن صحیح را تشویق کنند. افزون بر این، وقتی پای سلول‌های جانوری یا روش‌های میان‌گونه‌ای در میان باشد، باید مسیرهای نظارتی و اخلاقی نیز با دقت طی شوند.

با این حال، این حوزه در حال پیشرفت است. گروه‌هایی در کینگز کالج لندن در حال ساخت ارگانوئیدهایی هستند که می‌توانند به جایگزین‌های عملکردی دندان تبدیل شوند، در حالی که گروه‌های دیگر روش‌هایی را آزمایش می‌کنند تا سلول‌های خود بیمار را برای بازسازی عاج یا مینای دندان در زمان نیاز فعال کنند. هر موفقیت در ظرف آزمایشگاهی یا مدل حیوانی، نکته‌ای بنیادین درباره تعامل بافت‌های سخت و نرم آشکار می‌کند؛ دانشی که می‌تواند فراتر از دندانپزشکی، به بازسازی استخوان و اندام‌ها نیز راه پیدا کند.

بعد اجتماعی این موضوع چشمگیر است. مردم فقط تسکین درد نمی‌خواهند؛ آن‌ها کرامت، توانایی جویدن، صحبت کردن و لبخند زدن بدون شرم را می‌خواهند. به همین دلیل است که پژوهشگران درخواست‌هایی از بیمارانی می‌شنوند که مشتاق شرکت در کارآزمایی‌های بالینی هستند؛ بیمارانی که دندانپزشکی بازساختی را نه تبلیغی اغراق‌آمیز، بلکه امیدی واقعی می‌بینند. با این حال تبدیل امید به مراقبت روزمره به زمان، منابع و کارآزمایی‌های بالینی دقیق نیاز دارد.

دندانپزشکی دهه‌های آینده را بهتر است نه یک انتخاب دوگانه، بلکه یک طیف ببینیم: در یک سوی آن مواد بهبودیافته و ایمپلنت‌های هوشمندتر قرار دارند، در میانه طیف پرکردگی‌های زیست‌فعال و رویکردهای مهندسی بافت دیده می‌شوند، و در افق دورتر، دندان‌هایی کاملا رشدکرده و اختصاصی برای هر بیمار قرار می‌گیرند. هر گام وابستگی به راه‌حل‌های مکانیکی را کمتر می‌کند و درمان را از تعمیر صرف به سمت بازسازی واقعی می‌برد.

مسیر از میز آزمایشگاه تا صندلی دندانپزشکی طولانی است. اما هر پروتئین مینایی که کشف می‌شود، هر ارگانوئید موفق و هر مطالعه حیوانی که ریشه‌ای شبیه دندان به دست می‌دهد، آن آینده را نزدیک‌تر می‌کند. شاید دهان به‌زودی کمتر محل جایگزینی‌های مصنوعی باشد و بیشتر به عرصه‌ای برای نوسازی تبدیل شود؛ جایی که زیست‌شناسی، نه فقط ابزار و سخت‌افزار، بار اصلی درمان را به دوش می‌کشد.