Pulpa akar gigi menjadi sumber kaya sel punca

Suspense: Summer Night / Deep Into Darkness / Yellow Wallpaper (Juni 2019).

Anonim

Sel induk. Beberapa temuan penelitian memiliki banyak janji tentang opsi perawatan medis yang diperluas seperti yang mereka lakukan. Secara ajaib mampu bertindak sebagai transformer — menciptakan kembali atau mengubah menjadi berbagai jenis sel yang ditemukan di dalam organisme asal mereka — sel induk menawarkan harapan umat manusia untuk terapi baru yang lebih efektif melawan sejumlah penyakit kronis dan penyakit terminal. Dan menemukan mereka ternyata sangat mudah.

"Sel punca dapat diekstraksi dari hampir semua jaringan hidup, " kata Dr. James Mah, direktur program pendidikan lanjutan UNLV di bidang ortodontik, dokter bedah gigi, dan peneliti gigi. "Bahkan, sel-sel induk bahkan dapat ditemukan di jaringan almarhum."

Tetapi terlepas dari semua potensi mereka, ada sebuah tangkapan: "Tantangan terbesar dengan sel-sel induk mengumpulkan cukup banyak dari mereka untuk bekerja dengan dan menjaga mereka tetap layak sampai mereka dibutuhkan, " kata Dr. Mah.

Dia dan profesor ilmu biomedis UNLV Karl Kingsley — bersama dengan beberapa mahasiswa jurusan sarjana, pascasarjana, dan pasca doktoral — memutuskan untuk mengambil tantangan ini, memotong gigi mereka dalam penelitian sel punca dengan mengeksplorasi orang kulit putih mutiara itu dengan cara baru. Dalam prosesnya, mereka mengembangkan metode baru untuk mengekstraksi sejumlah besar sel induk yang kemudian dapat mereka pertahankan dari sumber yang sangat melimpah: gigi bungsu.

"Semakin banyak orang dewasa — sekitar 5 juta di seluruh negeri — memiliki gigi bungsu atau gigi molar ketiga, dihapus, " kata Kingsley. "Ekstraksi gigi relatif umum di antara pasien yang menjalani perawatan ortodontik. Dan mayoritas dari gigi-geligi itu sehat, mengandung bubur akar gigi yang layak yang menawarkan kesempatan untuk mereproduksi sel yang telah rusak atau hancur oleh cedera atau penyakit."

Kacang yang sulit dipecahkan

Pulpa akar gigi adalah rumah bagi dua jenis sel induk yang berharga. Yang pertama, sel induk berpotensi majemuk, memiliki kemampuan untuk menjadi sel dalam organisme dari mana mereka ditarik. Yang kedua, sel induk multipoten, bertransformasi menjadi jenis sel tertentu di dalam organisme itu.

Mengetahui di mana menemukan sel-sel ini adalah satu hal. Memulihkan mereka, para peneliti tahu, akan menjadi hal lain.

Metode umum untuk mengekstraksi pulp akar melibatkan pengeboran ke dalam, mengangkat bagian atas, atau menghancurkan gigi. Setiap metode memiliki kerugian, kata Dr. Mah, yang semuanya mengarah ke tingkat pemulihan sel induk yang rendah: merusak panas dari pengeboran, elemen korosif di gigi air dibilas, mencemari partikulat enamel, dan banyak lagi. Jadi para peneliti berusaha untuk menemukan cara mengekstrak pulp dengan cara yang secara konsisten menghasilkan hasil yang lebih tinggi.

"Awalnya, jawabannya tampak sederhana: memecahkan gigi setengah seperti kacang dan membuang bubur, " kata Dr. Mah.

Sayangnya, gigi memiliki permukaan tidak beraturan dan bentuk yang tidak seragam, sehingga gigi yang retak biasanya menghasilkan efek menghancurkan yang sama seperti palu, sehingga mengurangi jumlah sel induk yang layak.

Happy Ghag, saat itu seorang mahasiswa kedokteran gigi yang bekerja dengan Dr. Mah dan Kingsley dalam proyek itu, mengira dia mungkin memiliki solusi terhadap dilema itu. Dia mendekati Mohamed Trabia (dekan asosiasi UNLV Howard R. Hughes Engineering of Engineering untuk penelitian, studi pascasarjana, dan komputasi) dan Brendan O'Toole (Direktur Program Inovasi Mendenhall dan peneliti teknik mesin) untuk membahas analisis fraktur.

"Happy telah meninjau literatur mekanika fraktur dan memutuskan teknik yang mencetak gigi untuk memungkinkan istirahat bersih, mirip dengan proses untuk kaca custom-cut, " kata O'Toole. Setelah beberapa diskusi, beberapa personel Engineering membantu Ghag membuat perangkat.

Instrumen yang telah selesai, yang oleh tim peneliti dijuluki "Tooth Cracker 5000, " menggunakan penjepit untuk menahan gigi pada posisi alat pemotong untuk mencetak permukaan dan pisau untuk memecahkannya. Hasilnya: gigi yang separuh sempurna, dengan akses langsung ke pulp akar yang tidak rusak dan tidak terkontaminasi.

Bagi O'Toole, ini hanyalah kolaborasi sukses antara dua unit, karena Teknik Mesin telah berinteraksi dengan program ortodontik Sekolah Kedokteran Gigi selama beberapa tahun.

"Orthodontik, menurut definisi, adalah topik bioteknologi, " kata O'Toole. "Mereka merancang dan menempatkan mekanisme di mulut orang yang membantu memindahkan gigi ke posisi optimal. Interaksi antara departemen kami sangat masuk akal."

Dengan 5000 Gigi Kerupuk lengkap, Dr. Mah dan Kingsley menguji tingkat patah 25 gigi, mencapai tingkat keberhasilan 100 persen. Ide fraktur dan prototipe desain telah bekerja dengan sempurna.

Menggali untuk sukses

Sekarang para peneliti telah memecahkan tantangan untuk mengakses akar akarnya, itu adalah untuk menentukan berapa banyak sel induk yang dapat pulih dari gigi yang retak. Rata-rata pemulihan pulpa menggunakan metode ekstraksi umum (yaitu, menghancurkan, pengeboran, dll.) Datang sekitar 20 persen, Dr. Mah mencatat.

Sudah waktunya untuk menguji keberanian metode pecahan baru mereka. Dr. Mah dan Kingsley mencelup 31 sampel bubur gigi yang retak untuk menyoroti setiap sel punca yang ada pada gigi. Sel-sel mati akan menjadi biru ketika terkena pewarna. Sel-sel hidup akan tampak jernih.

Mereka melihat ke bawah mikroskop. Delapan puluh persen dari sel yang diekstraksi tetap jernih setelah pewarna itu diperkenalkan.

"Mengatakan hasil tes itu menjanjikan adalah pernyataan kotor, " kata Dr. Mah. "Kami menyadari kami telah menciptakan proses ekstraksi yang menghasilkan empat kali tingkat keberhasilan pemulihan untuk sel induk yang layak. Aplikasi potensial sangat besar."

Replikasi untuk hari hujan

Setelah menguasai fraktur dan ekstraksi, sudah waktunya bagi tim untuk menentukan jenis sel punca yang dapat dipanen dan cara terbaik untuk menyimpannya.

Sel-sel normal di dalam tubuh biasanya mati setelah 10 kali ulangan atau diulang, sedangkan sel punca dapat bereplikasi tanpa batas, kata Kingsley. Untuk mengisolasi sel induk dari sisa pulp akar, para peneliti memanen sel dari pulpa dan membiakkannya pada cawan petri. Setelah sel-sel menutupi piring, mereka membagi budaya menjadi setengah dan mengulangi proses antara 10 dan 20 kali.

Pada akhir kultur, semua sel nonstem telah kedaluwarsa. Kingsley menangkap sel induk yang tersisa dan mengumpulkan asam ribonukleat (RNA), yang diubah menjadi protein yang menjadi biomarker yang dapat digunakan timnya untuk mengkarakterisasi setiap jenis sel induk dan tingkat replikasi masing-masing.

"Para ilmuwan di seluruh dunia sedang mencoba untuk mencari tahu jenis sel punca yang dapat dibujuk menjadi sel-sel baru atau jenis jaringan yang berbeda, " kata Kingsley. "Kami sudah tahu beberapa populasi sel induk pulpa gigi dapat diubah menjadi neuron, yang bisa menjadi terapi untuk penyakit kognitif seperti Alzheimer atau Parkinson."

Kingsley mencatat bahwa tim ilmuwan di seluruh dunia bekerja dengan model binatang untuk menguji menggunakan sel induk untuk mengobati kondisi neurologis. Indikasi awal, katanya, positif. Meskipun masih ada kebutuhan untuk tes tambahan, Kingsley mengindikasikan bahwa langkah logis berikutnya dalam penelitian ini adalah menguji sel induk pada manusia untuk mengobati sejumlah penyakit kronis yang dihadapi orang.

"Ada aplikasi potensial dari sel punca untuk berbagai penyakit, termasuk kanker, arthritis, dan penyakit paru-paru, " kata Kingsley. "Tantangan berikutnya adalah mengumpulkan sel induk secara cukup awal dan menyimpannya dengan sukses sehingga dapat digunakan saat dibutuhkan."

Mempertahankan hadiah

Menurut beberapa penelitian, jumlah sel induk berpotensi majemuk yang ditemukan di gigi menurun secara dramatis setelah orang dewasa mencapai usia 30, kata Kingsley. Namun, orang-orang dapat menyumbangkan sel-sel induk yang ditemukan di gigi mereka seperti mereka dapat menyumbangkan darah mereka sebelum prosedur bedah atau mempertahankan tali pusar mereka. Jika orang-orang yang dipilih untuk memiliki gigi bungsu dihapus atau sedang melakukan saluran akar dilakukan, sel-sel induk mereka dapat dipanen pada waktu itu dan disimpan untuk digunakan di masa depan.

Menciptakan kemungkinan itu telah membawa Dr. Mah dan Kingsley ke langkah berikutnya dalam penelitian mereka: proses cryogenic.

"Tidak ada cryogenesis standar, atau proses pembekuan, untuk menyimpan sel induk, " kata Kingsley. "Ada beberapa organisasi yang mengumpulkan dan membekukan gigi untuk penelitian dan penggunaan di masa depan, tetapi tidak ada bukti tentang efek jangka panjang dari kriopreservasi. Kami belum bisa menjawab berapa lama sel akan bertahan hidup."

Pada tahun 2011, mahasiswa gigi Allison Tomlin mempelajari populasi sel punca dan viabilitasnya yang berbeda setelah dicairkan. Setiap tahun sejak itu, Kingsley dan timnya telah mencairkan sebagian sampel Tomlin dan mengevaluasi kelangsungan hidup sel induk yang tersisa. Temuan awal - yang Kingsley, Tomlin, dan R. Michael Sanders (profesor ilmu klinis di sekolah kedokteran gigi) yang diterbitkan dalam Biomaterial dan Biomekanik dalam artikel Bioengineering "Pengaruh Kriopreservasi pada Pulp Sel-Telur Mesenkim Turunan Manusia Gigi" -menunjukkan yang cepat sel yang membelah memiliki tingkat viabilitas yang lebih tinggi dari tahun ke tahun dibandingkan dengan sel yang membelah lebih lambat. Jika hasil ini tetap konstan, sel-sel induk dapat diurutkan sebelum proses pembekuan berdasarkan kapan mereka mungkin diperlukan.

"Pekerjaan yang dilakukan Dr. Kingsley dan saya adalah bagian dari perubahan paradigma, " kata Dr. Mah. "Proses rekah kami dapat mempercepat proses pengumpulan dan cryogenesis, dengan demikian mempertahankan jumlah sel punca yang tinggi sehingga penelitian tentang bagaimana menggunakan sel-sel ini dapat membantu penyembuhan dan berpotensi menyembuhkan penyakit."

menu
menu