I denti sono costituiti da più tessuti rigidi comprendenti smalto, dentina e cemento e sono in rapporto con l’osso alveolare attraverso il legamento periodontale. Dopo il completamento della formazione dei denti, l’unico tessuto vascolarizzato contenente nervi è la polpa dentale, che è racchiusa nella dentina mineralizzata. Poiché i denti hanno molteplici funzioni, tra cui l’alimentazione, l’articolazione e fanno parte integrante significativa dell’estetica, la loro perdita può causare non solo una sofferenza fisica, ma anche una sofferenza psicologica che può compromettere l’autostima e la qualità della vita di un individuo.

I recenti progressi delle tecniche di ingegneria genetica e della ricerca sulle cellule staminali hanno fornito spunti importanti per migliorare la rigenerazione del dente. Il concetto principale di rigenerazione del dente attuale consiste nell’imitare il naturale processo di sviluppo dei denti in vitro o in vivo utilizzando le cellule staminali. Poiché lo sviluppo dei denti è caratterizzato da un’interazione sequenziale epiteliale-mesenchimale reciproca tra epitelio orale e cresta neurale (NC), derivati ​​da cellule ectomesenchimali dentali (Thesleff e Sharpe, 1997), numerosi studi hanno tentato di trovare una fonte ottimale di cellule staminali che hanno la potenzialità di differenziarsi in cellule o loro progenie.

In particolare, la recente scoperta delle staminali pluripotenti indotte (iPS), che sono state geneticamente riprogrammate da una cellula staminale embrionale (ESC), ha avuto un impatto importante in questo campo (Takahashi e Yamanaka, 2006). Le cellule staminali sono in grado di rinnovarsi attraverso la divisione cellulare e hanno la notevole capacità di differenziarsi in molti tipi di cellule; hanno quindi il potenziale per diventare uno strumento centrale nella medicina rigenerativa. Durante l’ultimo decennio, i progressi in ingegneria genetica hanno fornito mezzi realistici e interessanti per sostituire i denti persi o danneggiati mediante l’utilizzo di cellule staminali.

L’indagine su cellule embrionali e cellule staminali di tessuto adulto, come fonti di cellule potenziali per la rigenerazione del dente, ha portato a molti risultati promettenti. Tuttavia, problemi tecnici ed etici hanno ostacolato la disponibilità di queste cellule per l’applicazione clinica. La recente scoperta di staminali pluripotenti indotte (iPS) ha fornito la possibilità di rivoluzionare il campo della medicina rigenerativa (odontoiatria), offrendo la possibilità di un trapianto autologo. Diversi gruppi di ricerca hanno dimostrato che è possibile produrre denti biologici con aspetto simile ai denti naturali sulla base della ricombinazione tessuto-cellula o cellula-cellula utilizzando cellule germinali embrionali di dente (Hu et al, 2005, 2006a; Nakao et al, 2007 Honda et al, 2008; Nait Lechguer et al, 2008, 2011). Inoltre, utilizzando tecniche di ricombinazione tessuto/cellule, le cellule staminali non- dentali come CES, cellule staminali neurali e cellule derivate dal midollo osseo hanno mostrato di rispondere ai segnali induttivi dall’epitelio dentale embrionale (Ohazama et al., 2004). A seconda della fase, dal germe del dente l’epitelio dentale o il mesenchima hanno un potenziale induttivo per differenziare le cellule staminali anche non-dentali in cellule odontogene.

Per studiare se le cellule mesenchimali dentali nel germe del dente possano indurre cellule indifferenziate iPS per formare le cellule epiteliali dentali, delle cellule iPS sono state combinate con E14.5 del mesenchima dentale e trapiantate con spugne di collagene sotto la capsula renale nei topi immunodeficienti. Quattro settimane dopo il trapianto, sono state osservate strutture germinali come denti in teratomi derivati ​​da cellule iPS e le cellule iPS hanno espresso un indicatore ameloblastico, l’amelogenina, indicando che le cellule iPS si erano differenziate in ameloblasti. Tuttavia, i risultati di questi esperimenti di trapianto avevano scarsa riproducibilità (< 10%) e il numero di strutture germinali simili al dente quali teratomi era molto piccolo (< 2 per teratoma).

Pertanto, è emerso che dei segnali esogeni più appropriati e specifici sarebbero necessari per indurre delle cellule indifferenziate iPS e per acquisire caratteristiche odontogene. Questo campo di ricerca potrà fornire una valida alternativa alle pratiche tradizionali e attuali per la sostituzione dei denti mancanti, come ad esempio gli impianti e le procedure classiche basate su materiali sintetici. Si prevede che una soddisfacente rigenerazione clinica di un dente funzionale sarà disponibile nel prossimo futuro. In particolare, nell’ambito di questa nuova tecnologia, le cellule iPS paziente-specifiche sono una fonte di cellule altamente promettente per l’odontoiatria rigenerativa. La futura creazione di questa tecnica potrà notevolmente cambiare gli approcci terapeutici per sindromi e malattie dentali.

Tuttavia, restano da risolvere alcune problematiche. Ad esempio, lo sviluppo naturale dei denti richiede generalmente diversi anni per il completamento negli esseri umani, tempo troppo lungo per un paziente che ha bisogno di denti. Altra problematica è come ottenere diverse morfologie e diverse dimensioni dato che queste caratteristiche variano a seconda del tipo di dente. Sono necessari ulteriori studi di base per chiarire i meccanismi regolatori delle cellule staminali e lo sviluppo dei denti.

Stem cell sources for tooth regeneration: current status and future prospects

Autori:
Otsu K,
Kumakami-Sakano M,
Fujiwara N,
Kikuchi K,
Keller L,
Lesot H,
Harada H.

Front Physiol. 2014 Feb 4;5:36. eCollection 2014