Le cellule staminali mettono radici

Aparna è uno scrittore scientifico freelance che sta conseguendo un dottorato di ricerca in bioinformatica e genomica presso l'Università di Harvard. Usa la sua formazione multidisciplinare per trovare sia la scienza all'avanguardia che il...

Man mano che assumono snack zuccherati e acidi corrosivi, i denti possono subire molti danni. In particolare, quando i batteri astuti oltrepassano lo strato protettivo esterno del dente, possono penetrare nella polpa dentale che vive al suo interno. Questi residenti indesiderati innescano l’infiammazione, per noi più riconoscibile come dolore lancinante e gonfiore.

I denti non sono indifesi, però. Possono combattere infezioni minori e riparare alcuni danni. "La polpa dentale ha la capacità di ripararsi e rigenerarsi, ma è molto limitata", ha affermato Sriram Ravindran, bioingegnere dell'Università dell'Illinois a Chicago. "Non sono cellule onnipotenti."

Questa capacità di rigenerarsi deriva dalle cellule staminali sepolte nella polpa dentale. Queste cellule possono trasformarsi in molti dei diversi tipi di cellule necessari per una polpa dentale sana, ma non sempre hanno abbastanza succo da sole per ripristinare il tessuto danneggiato da un'infezione o da altre lesioni. Quando l’infezione progredisce troppo, è necessario l’intervento dentale. Ciò potrebbe comportare una procedura come un canale radicolare per eliminare i batteri e riempire il dente, o un’estrazione del dente.

"[Con un canale radicolare] si elimina il tessuto molle della polpa dentale e lo si sostituisce con materiale inorganico", ha affermato Ana Angelova Volponi, dentista e biologa rigenerativa al King's College di Londra. “Ma in quel momento il dente perde ogni tipo di vitalità”.

Invece di rimuovere i denti o riempirli con polimeri, gli scienziati stanno cercando modi per incanalare il potere rigenerativo dei denti in una soluzione biologica per la perdita dei denti. Con l'aiuto di cocktail di molecole biologiche, impalcature attentamente progettate e sistemi di somministrazione ispirati alla biologia, sperano di espandere il kit di strumenti del medico per riparare non solo i denti, ma anche altre parti degenerate del corpo.

Le cellule staminali non si trovano solo nella polpa dentale; si trovano anche nelle gengive, nell'osso alveolare che fissa i denti e persino nelle fibre sottili che mantengono il dente saldamente posizionato nell'osso. Le cellule staminali provenienti da diverse parti della bocca possono avere proprietà leggermente diverse: alcune possono dividersi più rapidamente, mentre altre hanno maggiori probabilità di rigenerare determinati tessuti (1).

A prima vista, le cellule staminali dentali sembrano molto simili alle cellule staminali estratte dal midollo osseo. Sono in gran parte classificate come cellule staminali mesenchimali e, sebbene non possano rigenerare ogni tipo di cellula, hanno ancora molti percorsi possibili.

"L'ambiente extracellulare in cui risiedono le cellule staminali determina cosa succede a quelle cellule", ha detto Ravindran. All'interno del dente, sono in procinto di diventare varie cellule della polpa dentale. Ma la giusta combinazione di molecole e segnali genetici può cambiare questo percorso, trasformandoli in qualsiasi cosa, dalle ossa al grasso.

Un modo in cui gli scienziati immaginano di riparare un dente danneggiato è quello di fornire cellule staminali nel dente e dare loro i segnali giusti per rigenerare le cellule danneggiate. La parte difficile è sapere esattamente quali fattori porteranno a questo risultato; dopo tutto, far crescere una goccia di grasso nell’alveolo di un dente non sarebbe utile.

Angelova Volponi ha misurato i livelli di espressione di diversi geni quando le cellule staminali si sviluppano normalmente all'interno del dente o quando vengono colpite da molecole di segnalazione dello sviluppo in ambienti di laboratorio artificiali. Questo approccio potrebbe identificare le molecole chiave che fanno sì che una cellula staminale si trasformi, ad esempio, in una cellula che produce la dentina, uno degli strati duri esterni del dente. Sta anche pensando a come ingegnerizzare geneticamente le cellule staminali per potenziare le loro capacità di guarigione delle ferite.

Ravindran, d’altro canto, ha adottato un approccio “scatola nera”. Si concentra sugli esosomi, minuscoli pacchetti di RNA e molecole proteiche rilasciati dalle cellule e assorbiti da altre cellule. "Questi sono quelli che potresti chiamare postini per la comunicazione da cellula a cellula", ha detto Ravindran. Gli esosomi di particolari cellule – ad esempio le cellule ossee – possono istruire le cellule staminali a trasformarsi nello stesso tipo di cellule. Con questa strategia, Ravindran non deve determinare manualmente ogni fattore coinvolto nella differenziazione; le cellule li hanno opportunamente già impacchettati in esosomi.