6
tandläkartidningen årg 95 nr 7 2003 44 Stamceller – nya möjligheter för odontologin? Stamceller finns från det tidigaste fosterstadiet, så kallade embryonala stamceller, till vuxen ålder, så kallade adulta stamceller. Även om vägen dit kan verka lång så kan embryonala eller adulta stamceller komma att kunna skapa nya möjligheter att reparera odontologiska vävnads- förluster. Tack vare att så mycket nu är känt om odontogenesens olika stadier framstår det som fullt tänkbart att kunna påverka stamceller till att välja en odontologisk livsbana. I takt med att kunskapen om både odontogenesen och stamcellsteknologin ökar öppnar sig också möjligheter att skapa nya tänder. kaj fried, professor, Centrum för Oral Biologi, Novum Karolinska Institutet, Huddinge mikael wendel, odont dr, Centrum för Oral Biologi, Novum Karolinska Institutet, Huddinge Bilden visar ett tandanlag i käken. Från tand- pulpan kan man isolera stamceller som kan utdifferentieras till dentinbildande celler, nervvävnad och fettvävnad. Vävnader som kan ersättas av stamceller: benvävnad (längst till höger), emalj (det kraftigt röda området), dentin och pulpa. accepterad för publicering 5 mars 2003 foto: magnus klinge vetenskap & klinik fried och wendel

Stamceller - nya m jligheter för odon ੴologin? · na kallas Bone Marrow Stromal Cells ( bmscs; and-ra namn är skelettstamceller eller mesenkymala stamceller) och kan utvecklas

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Stamceller - nya m jligheter för odon ੴologin? · na kallas Bone Marrow Stromal Cells ( bmscs; and-ra namn är skelettstamceller eller mesenkymala stamceller) och kan utvecklas

tandläkartidningen årg 95 nr 7 200344

fried och wendel

Stamceller– nya möjligheter för odontologin?

� Stamceller finns från det tidigaste fosterstadiet, så kallade embryonalastamceller, till vuxen ålder, så kallade adulta stamceller.

Även om vägen dit kan verka lång så kan embryonala eller adulta stamcellerkomma att kunna skapa nya möjligheter att reparera odontologiska vävnads-förluster. Tack vare att så mycket nu är känt om odontogenesens olika stadierframstår det som fullt tänkbart att kunna påverka stamceller till att välja enodontologisk livsbana.

I takt med att kunskapen om både odontogenesen och stamcellsteknologinökar öppnar sig också möjligheter att skapa nya tänder.

kaj fried, professor, Centrum för Oral Biologi, Novum Karolinska Institutet, Huddingemikael wendel, odont dr, Centrum för Oral Biologi, Novum Karolinska Institutet, Huddinge

Bilden visar ett tandanlag i käken. Från tand-pulpan kan man isolera stamceller som kanutdifferentieras till dentinbildande celler,nervvävnad och fettvävnad.

Vävnader som kan ersättas av stamceller:benvävnad (längst till höger), emalj (detkraftigt röda området), dentin och pulpa.

accepterad för publicering 5 mars 2003

fo

to

: m

ag

nu

s k

lin

ge

vetenskap & klinik ● fried och wendel

Page 2: Stamceller - nya m jligheter för odon ੴologin? · na kallas Bone Marrow Stromal Cells ( bmscs; and-ra namn är skelettstamceller eller mesenkymala stamceller) och kan utvecklas

45tandläkartidningen årg 95 nr 7 2003

Stamceller inom odontologin

Vuxna stamceller finns i många vävnadsty-per och spelar en viktig roll för kroppensnormala funktion och reparationsförmå-

ga. Nya fynd har visat på möjligheten att dessaceller har en långt större utvecklingspotential änman trott, med förmåga att bilda vävnad också avandra slag än den de ursprungligen kom ifrån. Enän mer kraftfull utvecklingskapacitet har embryo-nala stamceller, som åtminstone teoretiskt, kanbilda vilken vävnadstyp som helst. Dessa upptäck-ter har under senare tid gett stort hopp åt medici-nen, eftersom de kan leda till helt nya behand-lingsmetoder av tillstånd som exempelvis Alzhei-mers sjukdom, Parkinsons sjukdom, diabetes,hjärtsvikt, stroke, ledförslitning och ryggmärgs-skador.

Vad betyder dessa medicinska framsteg för be-handlingen av orala skador och sjukdomstillstånd?Nyligen beskrev forskare vid National Institutes ofHealth (nih) i Washington att den vuxna männi-skans tandpulpa innehåller stamceller som har för-måga att bilda dentin-producerande odontoblas-ter. Andra amerikanska forskare säger sig ha lyckatsskapa tandkronor med både emalj och dentin kringen pulpa genom att utvinna och bearbeta vad somantas vara stamceller från tandanlag. I England harett bioteknikföretag bildats som avser att framställafärdiga tänder från embryonala stamceller. Stam-cellsterapi och ”tissue engineering”, alltså regenere-ring av skadad eller förlorad vävnad, skulle kunnarevolutionera behandlingen av exempelvis pulpalaoch parodontala skador.

Vad är egentligen en stamcell?Det finns faktiskt ingen fullständigt klar definitionpå vad en stamcell är. Som en formell, om än inteexakt beskrivning, kan man ändå ge tre kriterierför stamcellen:1) den är inte slutligt utmognad (differentierad)2) den kan fortsätta att dela sig i oändlighet

(eller åtminstone motsvarande en livslängd),även om delningshastigheten kan vara olika

3) när stamcellen delar sig har varje dottercelltvå möjligheter: den kan antingen förbli enstamcell, eller fortsätta mot att bli specialise-rad till en viss typ av vävnadscell [1, 16, 20].Stamceller finns från det tidigaste fosterstadiet

till, som det visat sig, vuxen ålder. Embryots stam-celler ger upphov till våra vävnader genom mycketkomplicerade och förfinade utvecklingsmekanis-mer. Hos barn och vuxna finns sedan stamcelleröverallt i kroppen för att ersätta differentieradeceller som inte själva kan dela sig såsom hudstam-celler för huden, tarmstamceller för tarmepitelet,hematopoetiska stamceller i benmärgen för blodetmed mera. Det finns olikheter mellan embryonalaoch vuxna stamceller men principiellt har de

mycket gemensamt när det gäller frågor bland an-nat om vilka faktorer som bestämmer om stamcel-len ska dela sig eller vila, om den ska ge upphov tillen viss sorts specialiserad cell eller en ny stamcell,eller om den ska generera en helt annan typ avspecialiserad cell.

Embryonala stamcellerkan utvecklas till alla celltyperEmbryonala stamceller (es) finns i det helt nybil-dade embryot. Ett befruktat ägg kommer genomcelldifferentiering att ge upphov till alla de cellty-per som finns i embryot, fostret och den fulltutvecklade individen. Egenskapen att kunna diffe-rentiera till alla de celltyper som finns i kroppenkallas totipotens. Totipotensen kvarstår undernågra dygn hos det tidiga embryot. Efter någrasnabba celldelningsomgångar delas embryots cel-ler upp i två typer som bildar en yttre och en inrecellmassa i blastocysten. Nu är dessa båda celltyperinte längre totipotenta eftersom de har börjat dif-ferentiera. De är dock fortfarande pluripotenta,vilket innebär att de fortfarande kan utmogna tillnästan alla existerande celltyper. Cellerna från deninre cellmassan har fått namnet embryonala stam-celler (es). De kan tas från blastocysten och odlas imedium. När de separeras från sin normala om-givning på detta vis avstannar det program somnormalt förändrar cellernas karaktär och gör attde mognar. Cellerna fortsätter att dela sig menväxer utan att differentieras ytterligare och beva-rar således sin pluripotens [1, 20] (fig 1).

es tycks ha en enorm utvecklingspotential somman hoppas kunna utnyttja terapeutiskt. Cellernakan tillföras skadade kroppsområden, mogna påplats och återge kroppsdelen en förlorad funktion.De kan också i odling bilda sammanhängande småvävnadsbitar av olika typer som kan utmogna till

figur 1. Det befruktade ägget har delat sig och går från 2-cellsstadium(överst, höger) via 8- och 16-cellsstadier till en så kallad blastocyst inomloppet av fyra dagar. Embryonala stamceller från den inre cellmassani blastocysten (rosafärgade celler) kan tas ut, odlas under laboratorie-betingelser och senare fås att utvecklas till exempelvis nervceller, muskel-celler, leverceller, benceller eller pulpaceller (modifierad från referens 1).

Page 3: Stamceller - nya m jligheter för odon ੴologin? · na kallas Bone Marrow Stromal Cells ( bmscs; and-ra namn är skelettstamceller eller mesenkymala stamceller) och kan utvecklas

tandläkartidningen årg 95 nr 7 200346

fried och wendel

regelrätta organtransplantat. Fortfarande återstårdock många problem att lösa innan dessa mål haruppnåtts. Dels finns en mängd tekniskt-veten-skapliga frågor att lösa som rör hur man bearbetaroch manipulerar es för att få dem att anta specifi-ka utvecklingsvägar så att de bildar önskade cellty-per. Dels finns den mycket betydelsefulla legala-etiska aspekten på att använda celler som härrörfrån aborterade foster [16].

Vuxna stamcellerhar en stor utvecklingspotentialMan har länge känt till att stamceller förekommeri många organ hos vuxna människor. Dessa cellerkallas adulta eller vuxna stamceller. Som exempelkan nämnas hematopoetiska celler från den vuxnabenmärgen som kan utvecklas till i stort sett allatyper av blodceller som finns [12, 21]. Vuxna stam-celler delar sig utan begränsning men när de styrsmot differentiering är de i viss mån programmera-de att utvecklas till den celltyp som finns i detorgan från vilka de isoleras. Dessa celler har redanspecialiserat sig så pass mycket att de bara kan blitill några få celltyper och kallas nu multipotenta.Under de allra senaste åren har dock vissa forsk-ningsresultat pekat mot att vuxna stamceller harlångt större utvecklingspotential än man tidigaretrott och att de i själva verket kan fås att bildamånga olika typer av celler [20]. Nya rön visar attdet i benmärgen finns stamceller som kan bildainte bara blodceller utan också ben, skelettmusku-latur, blodkärl och hjärtmuskulatur [2]. Stamcel-ler i huden kan fås att gå mot en neuronal celltypmen kan också bli fettbildande celler eller glattamuskelceller [18]. Denna multipotenta egenskapgör att den vuxna stamcellen kan bli ett viktigtalternativ till es för terapeutiska ändamål. Man be-höver inte använda embryonalt material och und-viker därmed de etiska problem som uppstår närfostervävnad ska tas ut. En fördel med adulta stam-celler är också att avstötningsrisken minskar omcellerna kommer från patienten själv (kroppsegnaceller). Nackdelar finns dock. Dessa celler är ”åldra-de” i jämförelse med es och mutationer (genför-ändringar) kan ha ansamlats i genomet vilket troli-

gen leder till en minskad livskraft. Sammantagetkan det förmodligen tänkas att alla typer av stam-celler i framtiden kan komma att användas förolika typer av behandlingar. I en del fall kommeres att vara mest ändamålsenliga och i andra fallkommer adulta stamceller att vara mest lämpade.

Hur kan stamceller användasi odontologisk terapi?Även om vägen dit ännu så länge kan verka lång,kan embryonala eller vuxna stamceller komma attge helt nya möjligheter att reparera odontologiskavävnadsförluster. Detta är ju ofta en central frågavid behandling av defekter i käkben, alveolärt benoch tänder.

Stamcellstransplantatkan läka orala bendefekterKranio-faciala bendefekter uppstår vid en rad till-stånd som efter trauma, omfattande cancerkirur-gi, infektioner och destruktiva bensjukdomar.I dag används olika transplantationsmetoder medautologt ben eller benersättningsmaterial för be-handling men skadorna är ofta svåra att korrigera.Metoderna har ofta stora begränsningar och tek-niska problem. Med hjälp av embryonala ellervuxna stamceller kan effektiva benbildande trans-plantat tas fram som ger en ännu bättre behand-ling11. Om inte alltför svårtillgängliga vuxna stam-celler finns för detta ändamål är det naturligtvis enfördel att kunna använda sådana. Man kan då tadem från patienten själv och behöver inte få pro-blem med immunologiska komplikationer. I an-nat fall kan es vara en fullt framkomlig väg.

Redan nu finns en intressant vuxen stamcells-kandidat för benbildning. Man har vetat att det ibenmärgsstromat förutom de stamceller som gerupphov till blodceller finns en heterogen typ avcell vars uppgift det förmodligen är att reparerabåde frakturer och mindre defekter i benet. Celler-na kallas Bone Marrow Stromal Cells (bmscs; and-ra namn är skelettstamceller eller mesenkymalastamceller) och kan utvecklas till både ben- ochbroskceller [10]. Dessa kan utvinnas och odlas ilaboratoriemiljö (fig 2). Det är emellertid ingentrivial uppgift att verkligen få dessa celler att bildaben. Om cellerna tillförs en vävnad, uppslammadei en cellmediesuspension eller som en klump, bil-dar de inte hårdvävnad. De behöver en organise-rad omgivning för att kunna återskapa benets inrearkitektur. Med hjälp av en 3-dimensionell matriskan dock cellerna utveckla ben med tillhörandemärgrum. Olika material för sådana matriser harprovats ut; bland annat syntetiska hydroxylapatit/trikalciumfosfater och polyglykol- och polyactid-syra. Man har också tillsatt benväxtstimulerandetillväxtfaktorer, som bone morphogenetic protein

figur 2. Vuxna stamceller, så kallade bone marrow stem cells, kan ut-vinnas från benmärg (överst). Under rätta betingelser i odlingsskålar kande drivas till att bli benbildande celler. Genom att så ut dessa i speciellamatriser som sedan transplanteras till bendefekter hoppas man kunnaregenerera ben och läka skador (modifierad från referens 1).

Page 4: Stamceller - nya m jligheter för odon ੴologin? · na kallas Bone Marrow Stromal Cells ( bmscs; and-ra namn är skelettstamceller eller mesenkymala stamceller) och kan utvecklas

47tandläkartidningen årg 95 nr 7 2003

Stamceller inom odontologin

(bmps). Initiala resultat är lovande. Man har i pre-kliniska experiment odlat fram bmscs, sått ut demi matriser och transplanterat till skadat ben. I and-ra försök har matriser med en i förväg bestämdform som ska passa en viss defekt först transplan-terats till mjukvävnad där de fått utvecklas ochvaskulariseras. Därefter har de flyttats till det ska-dade benet. Med hjälp av stamcellsbaserade trans-plantat har man på dessa sätt lyckats reparera ben-defekter som inte kunnat läka av sig själva och inteheller med hjälp av olika metoder som avses sti-mulera till lokal benbildning. Preliminära studierhar också gjorts på människa, och kliniska pröv-ningar ska inom kort påbörjas vid flera centra [2].Det måste dock framhållas att mycket kunskapännu saknas om vad som händer med dessa stam-celler/transplantat på längre sikt.

Odontogenesen– från stamceller till färdigt organDet framstår alltmer som möjligt att med hjälp avstamcellsterapi kunna reparera hårdvävnadsde-fekter också i tänder, efter exempelvis pulpalesio-ner eller rotcementskador. Det blir kanske till ochmed möjligt att ersätta förlorade incisiver, premo-larer eller molarer helt och hållet med ”artificiellt”nybildade tänder. En förutsättning för denna ut-veckling har varit de senaste 10–15 årens storaframsteg inom den odontologiska utvecklingsbio-login. Man har fått en relativt god bild av vilkagenetiska signaler som styr initieringen av tand-bildningen och den efterföljande morfogenesen.

Tänder bildas ur två principiellt olika celltyperpå ytan av fostrets fronto-nasala utskott och på demaxillära och mandibulära utskotten: epitelcelleroch mesenkymala celler. De senare har migrerattill de blivande käkarna från neurallisten i det pri-mitiva nervsystemet [3], som ju bildas av ett avfostrets primitiva cellager, ektodermet. De kallasdärför ofta ektomesenkymala celler. De epitelialaceller som deltar i odontogenesen blir ameloblas-ter, som bildar emalj. De återstående delarna avtanden, alltså dentin, pulpa och periodontium,bildas från ektomesenkymet. Tanden genererasgenom att epitelet på ytan av det som ska bli mun-hålan interagerar med de ektomesenkymala cel-lerna i bindväven i underliggande vävnadslager.Detta sker med hjälp av en rad olika signalsub-stanser som utsöndras i strikt styrda sekvenserenligt ett genetiskt program [4, 17, 19]. Över 200olika gener som deltar i odontogenesen har kart-lagts. Som exempel kan nämnas hur lokalt begrän-sade uttryck av så kallade homeoboxgener, exem-pelvis sådana som tillhör grupperna Dlx, Lhx ochGsc, ansvarar för mönsterläggning för de blivandekäkarna. Signalmolekyler som hör till FibroblastGrowth Factor (fgf)-, Bone Morphogenetic Pro-

tein (bmp)- Hedgehog och Wnt-gengrupperna in-ducerar regionalt uttryck i ektomesenkymet avandra gener som är viktiga för att tänder ska gene-reras och fortsätter att styra de processer som göratt tanden hamnar på rätt plats, blir av rätt typ ochfår rätt form. Många av tandbildningens gener kanstuderas i en grafisk databas som gjorts tillgängligpå http://bite-it.helsinki.fi. Utan denna kunskaphade det varit omöjligt att ens spekulera i möjlig-heten att kunna skapa nya tandrelaterade vävna-der ur multipotenta stamceller. Men i och med attså mycket nu är känt om odontogenesens olikastadier, framstår det som fullt tänkbart att kunnapåverka stamceller till att välja en odontogen livs-bana.

Stamceller kan regenerera dentinEfter att tanden under den normala utvecklingenär färdigmineraliserad kvarstår en viss kapacitettill förnyad hårdvävnadsproduktion även hos envuxen människa. Tandens pulpa har ju en repara-tiv förmåga. Sekundärdentinbildning kan läka enbegränsad dentinskada. Dessutom fortgår enlångsam deposition av dentin som reducerar pul-pans storlek och ibland oblitererar den. Man harlänge försökt förklara detta genom att anta attvissa, eller kanske alla pulpala bindvävsceller harmöjlighet att utvecklas och omvandlas till dentin-producerande nya odontoblaster. En sådan om-vandling skulle ske genom att specifika molekylärasignaler utgår från vävnaden när den skadas, somvid exempelvis en pulpalesion. Signalerna träffarbindvävscellerna och får dem att röra sig mot ska-dan och differentiera till att bli celler som minera-liserar. Inte förrän helt nyligen har man kunnatbekräfta denna teori, men nu med besked. Urhumana molarpulpor har man utvunnit en popu-lation med snabbt växande celler som möter dekriterier man kan ställa på stamceller. Cellerna harfått namnet dpscs, vilket står för Dental Pulp StemCells [8, 9, 11].

När dpscs odlas under laboratorieförhållandenkan de bilda starkt förkalkade öar i vävnadsskålar.Om de transplanteras tillsammans med hydroxyl-apatit/trikalciumfosfat under huden på möss, sombehandlats för att inte avstöta dessa humana cellerproducerar de en dentin-pulpa-lik struktur. Den-tinet i denna vävnad som bildas av stamceller somdifferentierat till odontoblast-lika celler innehålleren mineraliserad matrix. Hårdvävnaden uppvisarett globulärt förkalkningsmönster som liknar detman ser hos primärdentin. Pulpan innehållerbindväv och bland cellerna i denna bindväv finnsav allt att döma celler som behåller sin stamcells-potential. De kan transplanteras ytterligare engång, differentiera och göra nya dentin-pulpa-komplex. En pulpal stamcell är dock inte alltid en

fotnot:

Många av tandbild-ningens gener kanstuderas i en grafiskdatabas som gjortstillgänglig på http://bite-it.helsinki.fi

Page 5: Stamceller - nya m jligheter för odon ੴologin? · na kallas Bone Marrow Stromal Cells ( bmscs; and-ra namn är skelettstamceller eller mesenkymala stamceller) och kan utvecklas

tandläkartidningen årg 95 nr 7 200348

fried och wendel

pulpal stamcell. Kartläggningar av olika primärtisolerade stammar av dpscs visar att inte alla harexakt samma förmåga till proliferation och hård-vävnadsbildning, långt därifrån. Det tycks somom det finns en hierarki av sådana stamceller. Endel är mycket primitiva och med närmast obe-gränsad potential, medan andra kanske redan haren påbörjad programmering för en viss typ avodontogen verksamhet. Mycket arbete återståralltså innan pulpans stamcellsbiologi är kartlagdså att den kan utnyttjas i terapisammanhang. Iförsta hand kan dpscs kanske användas för attbilda ny hårdvävnad över en dentinskada medblottad pulpa (fig 3). I långt högre grad än vad somi dag är möjligt med olika medikament som skastimulera pulpan att mineralisera kan det ge ny-bildning av dentin och troligen också en meranormal bestående pulpa-dentinbarriär. Problemsom återstår att lösa är först och främst frågan omvilka molekylära tekniker som ska användas för attfå dessa celler att utvecklas mot en odontoblastlik-nande celltyp. Dessutom måste ett lämpligt sättatt deponera cellerna utprovas.

Cement har egna stamcellerSpeciella celler som möter de kriterier som kanställas på stamceller har också utvunnits från ce-ment. Cellerna har fått namnet hcdcs (HumanCementum-Derived Cells). Likt bmscs kan de fåsatt bilda mineraliserad vävnad, som uppvisar klarastrukturella och biokemiska likheter med cement[6, 7]. Potentiellt kan hcdcs komma till använd-ning i kliniska sammanhang exempelvis för att

läka rotskador eller för att behandla känsliga tand-halsar.

Levande implantat– realistisk vision eller utopi? I takt med att kunskapen om både odontogenesenoch stamcellsteknologin ökar, öppnar sig ocksåmöjligheten att skapa nya tänder. Det kan ske medhjälp av es, eller med användning av dpscs. Ävenhär återstår mycket arbete både när det gäller cell-modifiering och lämpliga miljöer för att tänderska utvecklas in vitro. Redan nu har man docklyckats få es att i kombination med odontogentepitel bilda tänder i prekliniska experiment. Ettbioteknikföretag har nyligen startats för att explo-atera dessa fynd, och man arbetar där i syfte att fåfram nya levande tandimplantat för att klinisktersätta förlorade tänder (se vidare http://www.odontis.co.uk/). Det är troligt att nyskapande avtänder med stamceller likt nybildning av ben kanbehöva någon sorts matris. De celler som fått upp-giften att nybilda vävnaden behöver sannolikthjälp med att rekonstruera vävnadens 3-dimen-sionella struktur. En sådan strategi har nyligenbeskrivits experimentellt. Tandanlag från djurför-sök sönderdelades till cellsuspensioner som manantar har ett rikt stamcellsinnehåll. Cellerna såd-des ut i biologiskt nedbrytbara tandformade poly-mermatriser. Dessa transplanterades och fick växai bukhinnan. Efter ungefär ett halvår hade de en-ligt uppgift bildat tandliknande strukturer medurskiljbart dentin, pulpa med odontoblaster, rot-anlag och också emalj [22]. Tänderna var dockmycket små, de följde inte riktigt matrisformenoch representerar ännu så länge bara ett litet expe-rimentellt steg mot vad som så småningom kan blifullt fungerande tandtransplantat.

Kan pulpala stamceller användasför andra ändamål?dpscs har förutom sin förmåga att övergå till den-tinbildande celler också möjlighet att differentieratill fettbildande celler, adipocyter och även till cellersom har nervcellskarakteristika. Det illustrerar derasmultipotenta egenskaper och väcker frågan ompulpala stamceller kan användas för att rekonstrue-ra inte bara tandrelaterad vävnad, utan också andratyper av vävnader/organ. Som beskrivits ovan bil-das tandens pulpa av stamceller som vandrar tillfostrets maxillar- och mandibularutskott från endel av det embryonala nervsystemet, nämligen neu-rallisten i hjärnstammen [3]. Det finns alltså enembryonal länk mellan pulpans celler och nervsys-temets celler. De kommer från exakt samma väv-nad. Bland dpscs finns också många gener uttryck-ta som man normalt huvudsakligen förknipparmed nervceller/gliaceller. I experimentella under-

figur 3. Den vuxna pulpaninnehåller olika typer av pulpalastamceller. Om dessa odlas frami laboratoriemiljö kan de utvecklastill att bli dentinproducerandeceller. Sådana celler kan kommaatt användas för att skapa hård-vävnadsbildande förband överen pulpaskada (modifierad frånreferens 1).

fotnot 2: Ett bioteknik-företag där man arbetari syfte att att få fram nyalevande tandimplantatför att kliniskt ersättaförlorade tänder harnyligen startats.Se vidare på http://www.odontis.co.uk/

Page 6: Stamceller - nya m jligheter för odon ੴologin? · na kallas Bone Marrow Stromal Cells ( bmscs; and-ra namn är skelettstamceller eller mesenkymala stamceller) och kan utvecklas

49tandläkartidningen årg 95 nr 7 2003

Stamceller inom odontologin

sökningar har det noterats att pulpala celler har enmycket växtstimulerande inverkan på nervvävnad[5, 13–15]. Det är kanske inte omöjligt att dpscs kanfömås att anta en neuronal inriktning och att de kandifferentiera till nervliknande eller glialiknande cel-ler. dpscs kan kanske i så fall till och med användasför att reparera skador i nervsystemet. Fördelenmed dpscs är ju att de är relativt lättåtkomliga ochkan utvinnas ur exempelvis en extraherad visdoms-tand. Denna tillgänglighet skulle kunna göra pulpa-la stamceller attraktiva för att ersätta nervvävnad.Kanske kan också andra vävnader bildas med hjälpav tekniker som påverkar dpscs att välja olika alter-nativa utvecklingsbanor. Det är ett fascinerandeframtidsscenario.

English summaryStem cells– new therapeutic possibilities in odontology?Kaj Fried, Mikael WendelTandläkartidningen 2002; 95 (7): 44–9

Embryonic stem cells have an extraordinary abili-ty to form a large number of cell types. Stem cellswith the potential to differentiate are also presentin many adult tissues, and such cells have beenused clinically for regeneration in the haematopoie-tic system and of skin and cornea. Recent reportshave indicated that adult stem cells may have amuch greater potential for differentiation thanpreviously thought. The access to both embryonicand adult stem cells with high levels of plasticityhas evoked hopes for new cell-based therapeuticregimens for debilitating human conditions likeAlzheimer’s disease, Parkinsons’s disease, strokeand diabetes. New findings have shown that differ-ent stem cell populations are also present in bone,cementum and in the dental pulp. Such cells areable to regenerate bone and its marrow, cement-um, dentin and perhaps also periodontal liga-ment. Potentially, stem cells of either embryonicor adult origin could drastically improve the possi-bilities of repairing orofacial bone or teeth, and mayeven be used to regenerate new teeth. This field isstill in its infancy and a series of scientific, techni-cal and ethical problems remain to be solved. De-spite this, some important and exciting possi-bilities seem to await down the road.

Referenser1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K

and Walter P. Molecular biology of the cell.Garland Science, Taylor & Francis, New York, NY(4th ed) 2002.

2. Bianco P, Robey PG. Stem cells in tissue engineering.Nature 2001; 414: 118–21.

3. Chai Y, Jiang X, Ito Y, Bringas P Jr, Han J, Rowitch DH,Soriano P, McMahon AP, Sucov HM. Fate of themammalian cranial neural crest during tooth and

mandibular morphogenesis. Development 2000;127: 1671–9.

4. Cobourne MT, Sharpe PT. Tooth and jaw: molecularmechanisms of patterning in the first branchial arch.Arch Oral Biol 2003; 1283: 1–14.

5. Fried K, Nosrat C, Lillesaar C, Hildebrand C.Molecular signaling and pulpal nerve development.Crit Rev Oral Biol Med 2000; 11: 318–32.

6. Grzesik WJ, Kuzentsov SA, Uzawa K, Mankani M,Robey PG, Yamauchi M. Normal human cementum-derived cells: isolation, clonal expansion, and in vitroand in vivo characterization. J Bone Miner Res1998: 13: 1547–54.

7. Grzesik WJ, Narayanan AS. Cementum and peri-odontal wound healing and regeneration. Crit RevOral Biol Med 2002; 13: 474–84.

8. Gronthos S, Mankani M, Brahim J, Robey PG, Shi S.Postnatal human dental pulp stem cells (DPSCs)in vitro and in vivo. Proc Natl Acad Sci USA2000; 97: 13625–30.

9. Gronthos S, Brahim J, Li W, Fisher LW, Cherman N,Boyde A, DenBesten P, Robey PG, Shi S. Stem cellproperties of human dental pulp stem cells.J Dent Res 2002; 81: 531–5.

10. Krebsbach PH, Kuznetsov SA, Bianco P, Robey PG.Bone marrow stromal cells: characterization andclinical application. Crit Rev Oral Biol Med1999; 10: 165–81.

11. Krebsbach PH, Robey PG. Dental and skeletal stemcells: potential cellular therapeutics for craniofacialregeneration. J Dent Educ 2002; 66: 766–73.

12. Lemischka IR, Raulet DH, Mulligan RC. Developmen-tal potential and dynamic behavior of hematopoeticstem cells. Cell 1986; 45: 917–27.

13. Lillesaar C, Eriksson C, Fried K. Rat tooth pulp cellselicit neurite growth from trigeminal neurones andexpress mRNAs for neurotrophic factors in vitro.Neurosci Lett 2001; 308: 161–4.

14. Lillesaar C, Eriksson C, Johansson CS, Fried K,Hildebrand C. Tooth pulp tissue promotes neuriteoutgrowth from rat trigeminal ganglia in vitro.J Neurocytol 1999; 28: 663–70.

15. Nosrat IV, Widenfalk J, Olson L, Nosrat CA. Dentalpulp cells produce neurotrophic factors, interact withtrigeminal neurons in vitro, and rescue motoneuronsafter spinal cord injury. Dev Biol 2001; 238: 120–32.

16. Ringe J, Kaps C, Burmester GR, Sittinger M. Stem cellsfor regenerative medicine: advances in the engineer-ing of tissues and organs. Naturwissenschaften2002; 89: 338–51.

17. Thesleff I, Mikkola M. The role of growth factors intooth development. In. Rev Cytol 2002; 217: 93–135.

18. Toma JG, Akhavan M, Fernandes KJ, Barnabe-Heider F, Sadikot A, Kaplan DR, Miller FD. Isolationof multipotent adult stem cells from the dermis ofmammalian skin. Nat Cell Biol 2001; 3: 778–84.

19. Tucker AS, Sharpe PT. Molecular genetics of toothmorphogenesis and patterning: the right shape inthe right place. J Dent Res 1999; 78: 826–34.

20. Verfaillie CM. Adult stem cells: assessing the casefor pluripotency. Trends Cell Biol 2002; 12: 502–8.

21. Weissman IL.Translating stem and progenitor cellbiology to the clinic: barriers and opportunities.Science 2000; 287: 1442–6.

22. Young CS, Terada S, Vacanti JP, Honda M, Bartlett JD,Yelick PC. Tissue engineering of complex toothstructures on biodegradable polymer scaffolds.J Dent Res 2002; 81: 695–700.

Adress:Kaj Fried ochMikael Wendel,Centrum för OralBiologi, NovumKarolinska Institutet,Box 4064,141 04 HuddingeE-post: [email protected]