הסדרי נגישות
עמוד הבית > מדעים > רפואה וקידום הבריאותעמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > גוף האדם
סיינטיפיק אמריקן ישראל


תקציר
השיניים מורכבות בהרבה מכפי שנראה והן למעשה איברים זעירים. אם יצליחו מהנדסי רקמות לייצר שיניים חלופיות חיות, הם יסללו נתיב להנדסת איברים גדולים יותר ובו בזמן יובילו את רפואת השיניים אל עידן רפואת הרגנרציה.



שיני מבחנה
מחברים: פול ט' שארפ; קונן ס' יאנג


השיניים מורכבות בהרבה מכפי שנראה והן למעשה איברים זעירים. אם יצליחו מהנדסי רקמות לייצר שיניים חלופיות חיות, הם יסללו נתיב להנדסת איברים גדולים יותר ובו בזמן יובילו את רפואת השיניים אל עידן רפואת הרגנרציה.

אנו רואים בשיניים דבר המובן מאליו עד לרגע שבו הן נושרות או נזקקות לטיפול יסודי. ואז האפשרויות קודרות: או להסתדר בלי השיניים האבודות, או להחליף אותן בשיניים תותבות. בעולם המערבי, כ-85% מן המבוגרים עברו טיפול שיניים כלשהו. 7% מאבדים לפחות שן אחת עד גיל 17. מעל גיל 50, נושרות בממוצע 12 שיניים.

באופן תיאורטי, התחליף הטוב ביותר יהיה שן טבעית שתיבנה מרקמת המטופל עצמו ותצמח במקומה הטבעי. שיניים כאלו, המיוצרות בעזרת הנדסת רקמות, היו בגדר חלום במשך שנים רבות. אך לאחרונה, בשל הבנה טובה יותר של תהליך התפתחות השיניים בשילוב עם התקדמות בביולוגיה של תאי גזע וטכנולוגיה של הנדסת רקמות, התקרבנו למימוש החלום של שיניים ביולוגיות חלופיות.

לבד מן התועלת הצפויה לאותם אנשים הזקוקים לשיניים חדשות, מחקר זה גם נהנה משני יתרונות חשובים שיוכלו לסייע לבחינת רעיון האיברים החלופיים. יתרון אחד הוא ששיניים הן איבר נגיש במיוחד, ויתרון אחר הוא שעל אף שאיכות החיים משתפרת במידה ניכרת אם יש בפינו שיניים בריאות, אין אנו זקוקים להן כדי להתקיים. ייתכן שיתרונות אלו נראים חסרי חשיבות, אך בהתקרב הרגע שבו יגיעו האיברים החלופיים הראשונים למרפאות, שיניים ישמשו אבן בוחן מכרעת לגבי יכולת היישום של שיטות שונות בהנדסת רקמות. שכן כשמדובר באיברים חיוניים, אסור לרופאים לטעות, אבל טעויות הקשורות בשיניים לא יסכנו חיים ואפשר לתקנן.

אין פירוש הדבר שהנדסת שיניים תהיה תהליך פשוט. מיליוני שנות אבולוציה עיצבו את התהליכים המורכבים המייצרים איברים, ושיניים בכללם, במהלך ההתפתחות העוברית. האתגר של מהנדסי רקמות הוא לשחזר את התהליכים הללו, שמבוקרים באופן הדוק על ידי גנים המתבטאים בעובר המתפתח. דרך טובה להתחיל ללמוד איך לבנות שיניים היא להסתכל איך הטבע עושה זאת.

דו-שיח עדין

שישה שבועות לאחר ההפריה, אורכו של עובר אנושי הוא פחות משני סנטימטרים וחצי והוא רק מתחיל לקבל צורה מוכרת. אבל כבר בשלב הזה מתחילים תאי העובר לאותת זה לזה ללא הרף בדו-שיח האחראי ליצירת שיניו. החלפת אותות מורכבת זו נמנית על הסיבות לכך שעדיין אי אפשר לגדל שיניים ואיברים אחרים בצלוחיות מעבדה. ייתכן שמדענים לעולם לא יצליחו לשחזר במדויק תנאים אלו באופן מלאכותי. אך ככל שנבין תהליכים התפתחותיים ראשוניים אלו לעומק, כן יגדלו סיכויינו לספק לרקמות של השיניים המהונדסות את האותות החשובים ביותר לבנייתן ונוכל להניח לטבע לעשות את השאר.

לדוגמה, רוב האיברים, והשיניים בכללם, נוצרים כתוצאה מיחסי גומלין בין שני סוגים שונים של תאים עובריים, תאי אפיתל ותאי מזנכימה. בעובר, תאי אפיתל של הפה (המיועדים לצפות את חלל הפה) שולחים את האותות הראשונים לתאי המזנכימה (שייצרו בתורם עצמות לסת ורקמות רכות), ומורים להם להתחיל בתהליך הקרוי אודונטוגנזה, כלומר בייצור שיניים. לאחר שתאי המזנכימה מקבלים את ההוראות הראשוניות האלה, הם מתחילים לשלוח אותות חזרה אל תאי האפיתל. החלפת אותות זו נמשכת במהלך כל ההתפתחות העוברית של השיניים.

בהתחלה, השן העתידית היא רק התעבות באפיתל הפה של העובר. ככל שהאפיתל ממשיך לגדול, הוא מתחיל לחדור לרקמת המזנכימה שמתחתיו, והיא בתורה נדחסת סביב הבליטה הנוצרת, ויוצרת ניצן שן בשבוע השביעי של העובר (ראו תיבה בעמוד הנגדי). תאי האפיתל ממשיכים לחדור הלאה וכורכים עצמם סביב המזנכימה הנדחסת, כך שהם יוצרים בסביבות השבוע ה-14 מבנה דמוי פעמון התפוח בתחתיתו. בסופו של דבר, תאי האפיתל יהפכו לשכבת הזגוגית (האמייל) החיצונית של השן הבוקעת מחניכי התינוק כשישה עד שניים-עשר חודשים לאחר הלידה, ותאי המזנכימה ייצרו את החלקים בלתי נראים של השן, כמו שינן (dentin), מוך השן (dental pulp), מלט השן (cementum), וקרום מסב השן (periodontal ligament), המחבר את השן אל הלסת.

צורתה של השן נקבעת על פי מיקומה עוד לפני שהיא מתחילה להיווצר. חלק מאותם אותות מתאי האפיתל הגורמים לתחילת האודונטוגנזה גם מבקרים קבוצת גנים חשובה במזנכימה של הלסת. גנים אלו שייכים למשפחת ה-homeobox והם משתתפים בקביעת הצורה והמיקום של איברים וגפיים בכל הגוף במהלך ההתפתחות העוברית. במהלך התפתחות לסת אנושית, גנים שונים של משפחת ה-homeobox מופעלים באזורים שונים, ומכתיבים לכל ניצן שן מסלול התפתחות שיגרום לו להפוך לשן טוחנת אחורית (molar) או קדמית (premolar), לניב (canine) או לשן חותכת (incisor).

הגן Barx1למשל, מקבוצת ה-homeobox, מופעל, או מבוטא, על ידי תאי מזנכימה בעמדות שבהן יגדלו שיניים טוחנות. שיבוש הביטוי של הגן Barx1 בתאי מזנכימה של חותכות הביא בניסויים בבעלי חיים להתפתחות טוחנות במקומן. מכיוון שהיכולת לנבא ולבקר את צורת השן תהיה הכרחית ליצירת שיניים מהונדסות, מדענים יכולים להשתמש בפעילות של גנים כמו Barx1 כסמן ודאי לצורה העתידית של השן בתרבית המעבדה.

כמו כן, עלינו לספק בזמן הנכון את האותות הנכונים לשיניים המתפתחות. חוקרים, כדוגמת שירלי גלסטון ממעבדת המחקר סטריינג'ווייס מקמברידג' שבאנגליה, החלו לחקור כבר ב-1960 את האפשרות לגדל שיניים בניסויים ברקמות עכבר. בניסויים פורצי דרך שנערכו בשלושים השנים הבאות, הוצמדו זו לזו פיסות זעירות של רקמות אפיתל ומזנכימה של הפה שנלקחו מעוברי עכברים וגודלו יחדיו בצלחת תרבית או הושתלו בגוף פונדקאי, שבו הרקמות היו יכולות לקבל אספקת דם. ניסויים אלו הדגימו ששיניים עובריות כאלו בשלב התחלתי יכולות להמשיך להתפתח כאילו היו עדיין בתוך העובר ולייצר שינן ואמייל. אך התפתחותן נעצרת בשלב מוקדם והן לא יוצרות, בסופו של דבר, שיניים שלמות. משהו חסר בסביבת הגידול שלהן.

סביר להניח שמקורם של גורמי הגדילה ושל האותות האחרים בעובר הדרושים להשלמת יצירת השן הוא ברקמת הלסת המקיפה את השיניים. לכן, נראה שהפתרון הפשוט הוא השתלת השיניים העובריות אל תוך הלסת כדי להשלים את התפתחותן. למשל, השיטה האידאלית להשיג שיניים מהונדסות חלופיות תהיה לגדלן במיקומן הקבוע בלסת כדי שהן יוכלו ליצור את הקישורים לעצבים ולכלי הדם ולחבר את עצמן באופן פיזי אל עצם הלסת. אבל הלסת הבוגרת היא סביבה שונה לגמרי מן הלסת בגרסתה העוברית, ומדענים תהו אם היא אכן תספק את האותות הנכונים לשן המתפתחת.

יותר מזה, יש לבנות שיניים עובריות מן הצירוף הנכון של תאים כדי לשחזר את המבנה הטבעי של חומר השן וצורתה. עדיף להשתמש בתאים מגוף המטופל עצמו מלהשתמש בתאים עובריים, כי מערכת החיסון לא תזהה את רקמת המטופל כגוף זר ולא תתעורר לתגובה נגדה.

לכן יש לעבור שלוש אבני דרך עיקריות כדי להנדס שיניים ביולוגיות חלופיות. יש לזהות בגוף המטופלים עצמם מקורות לתאים קלים להשגה שמסוגלים ליצור שיניים. על השיניים שייווצרו מתאים אלו להתפתח בסביבה הביולוגית של הלסת הבוגרת ולייצר שורשים שיתחברו לעצם בעזרת קרום תקין של מסב השן (periodontal ligament). ויש צורך לעקוב אחר גודלן של השיניים האלו וצורתן תוך אפשרות להתערב, כדי לוודא שהן יתאימו לשיני המטופל. אלו הם יעדים שאפתניים, אך חלה התקדמות ניכרת בדרך לכל אחד מהם על ידי קבוצות מחקר שונות המשתמשות בגישות שונות.

בניית שיניים ביולוגיות

בסוף שנות ה-80, ג'וסף פ' ווקנטי, מומחה להשתלות איברים מבית הספר לרפואה בהרווארד, ורוברט ס' לנגר, כימאי פולימרים מן המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), הגו רעיון להניח את תאי האיבר או הרקמה על פיגום מתכלה מיוצר מראש במטרה לייצר רקמות ואיברים להשתלה (ראו "איברים מלאכותיים," מאת רוברט ס' לנגר וג'וסף פ' וקנטי; סיינטיפיק אמריקן, ספטמבר 1995). גישתם התבססה על העובדה שרקמות חיות מורכבות מתאים המאותתים זה לזה ללא הרף ואף נעים לעתים קרובות בתוך כעין קהילה תלת-ממדית. נראה שכל תא מכיר את מקומו ואת תפקידו בקולקטיב שיוצר ושומר על רקמה תקינה. לכן, אם נותנים לתערובת הנכונה של תאים פזורים להתקבץ מחדש בתוך פיגום שמשחזר את סביבתם התלת-ממדית הטבעית, התאים אמורים ליצור מחדש באופן אינסטינקטיבי את הרקמה או את האיבר שאליהם הם שייכים.

הצלחותיהם המוקדמות של וקנטי ולנגר בייצור פיסות רקמת כבד מתאי כבד בעזרת שיטת הפיגום הוליכו לניסויים רבים בשיטה זו כדי לייצר רקמות מורכבות אחרות, כדוגמת שריר הלב, מעי, עצם וכעת שיניים [ראו: "לתקן לבבות שבורים", סמדר כהן ויונתן ליאור, סיינטיפיק אמריקן ישראל, פברואר-מארס 2005]. פמלה כ' יליק וג'ון ד' ברטלט ממכון פורסיית' בבוסטון החלו לעבוד עם וקנטי בשנת 2000 כדי לחקור את האפשרות לייצר שיניים בצורה זו. הם התמקדו בחזירים המייצרים, כמו בני אדם, שתי מערכות שיניים במהלך החיים.

ניסויים אלו, שבהם השתתף אחד מאתנו (יאנג), השתמשו בחומר גלם שהופק משיניים טוחנות שלישיות ("שיני בינה") שטרם בקעו ושנלקחו מחזירים בני שישה חודשים. כדי להשיג תערובת אקראית של תאי אפיתל של זגוגית השן ושל תאי מזנכימה של מוך השן, ניפצו את שיני החזירים לפיסות זעירות ואז פירקו אותן באמצעות אנזימים. פיגומים דמויי שן הוכנו מפוליאסטר מתכלה וצופו בחומר הגורם לפלסטיק להיות דביק כך שהתאים יוכלו להיצמד אליו. תערובות התאים נזרעו בפיגומים, ואלו הושתלו בעזרת ניתוח בחולדות פונדקאיות כשהם עטופים באומנטום, חומר לבן שומני עשיר בכלי דם המקיף את המעיים. צעד זה חשוב כי רקמת השן המתפתחת דורשת אספקת דם עשירה לצורך קבלת חומרי מזון וחמצן הדרושים לשן במהלך הגדילה.

בתחילה סיפקו הפיגומים תמיכה לתאים, אך אחר כך הם התמוססו כמתוכנן והוחלפו על ידי רקמה חדשה. כשנבדקו השתלים לאחר 20 עד 30 שבועות, נראו מבנים זעירים דמויי שיניים בתוך גבולות הפיגום המקורי. צורתם וסידור הרקמות שלהם דמו לכותרות של שיניים טבעיות (ראו תיבה בעמוד הנגדי). הם גם כללו את רוב הרקמות המרכיבות שן רגילה. הניסוי הדגים אפוא בפעם הראשונה שאפשר לשחזר זגוגית שן, שינן, מוך שן ומבנים שנראו כמו שורשי שיניים המתפתחים בתוך פיגומים.

נראה שתערובות של תאים דנטליים יכולות לארגן את עצמן מחדש על הפיגומים באופן שיתמוך ביצירת זגוגית שן, שינן ורקמות שן רכות. עוד הסבר אפשרי לתוצאות המרתקות של ניסוי זה הוא, כמובן, שהסידור האקראי של תאים שנזרעו על הפיגום תמך ביצירת שן רק במקרה. משום כך, בחנה קבוצת המחקר במכון פורסיית' את האפשרויות האלה במחקר חדש שבו השתמשו בתאי אפיתל של הפה ובתאי מזנכימה שהופקו מן השיניים הטוחנות: הראשונה, השנייה והשלישית של חולדות. והפעם, התאים גדלו והתרבו בתרבית במשך שישה ימים לפני שנזרעו בפיגומים והושתלו בחולדות פונדקאיות. לאחר 12 שבועות של גידול, הופרדו הרקמות שהתקבלו ונבדקו. גם הפעם נמצאה בפיגום המקורי התפתחות של מבני שן שיש בהם זגוגית שן, שינן ומוך השן.

תוצאות חדשות אלו היו מעודדות מכיוון שהן תמכו בראיות שתאים יכולים להתארגן מחדש לתצורות שיוצרות שיניים. ויותר מזה, לא נראה שהתאים ניזוקו בשל הגידול בתרבית, תהליך שיהיה הכרחי בהנדסת שיני אנוש חלופיות. שכן מהנדסי השיניים יצטרכו, מן הסתם, לעצב שן חלופית מדגימות קטנות של תאי המטופל עצמו. לבסוף, הניסוי הדגים שצמיחה מחדש של שיניים אפשרית ביונק נוסף, דבר המעלה את הסבירות להצלחה של גישה דומה גם בבני אדם.

על אף שקבוצת המחקר ממכון פורסיית' הצליחה לייצר את רוב סוגי הרקמות הדרושות מתאים שנלקחו ממקור בוגר, רקמות אלו התארגנו לכדי צורה של שן טבעית רק ב-15% עד 20% מן המקרים. משום כך, ממשיכה הקבוצה לפתח שיטות למיקום מדויק יותר של סוגי התאים הדנטליים השונים בתוך פיגומים כדי לקבל מבנה שן נכון יותר.

בד בבד, הקבוצה בוחנת את האפשרות שהשיניים החדשות שנצפו בניסויים אלו לא נוצרו רק על סמך התארגנות מחדש של תערובת התאים הדנטליים. ייתכן שניצני השיניים הטוחנות שהיוו את מקור התאים שנזרעו בשלד הכילו גם תאי גזע חבויים - תאים המסוגלים להתפתח לסוגי תאים אחרים - והם אלו שהיו אחראיים ליצירת הרקמה החדשה. אם אפשרות זו היא הנכונה, פירוש הדבר שתאי גזע דנטליים חדשים, המסוגלים לייצר כמעט את כל סוגי הרקמות הנדרשות להנדסה ביולוגית של שיניים, מצויים בתוך השיניים עצמן, לפחות עד גיל הבגרות המוקדמת, כששיני הבינה בוקעות. תאי גזע דנטליים בוגרים כאלו יאיצו את הניסיונות לייצר שיניים על פיגומים, וייתכן שהם גם יועילו בגישה נוספת להנדסת שיניים המיושמת בידי קבוצתו של שארפ במכללת קינג בלונדון.

להתחיל מאפס

במקום לנסות לבנות שיניים בוגרות מן התאים המרכיבים אותן, אחד מאתנו (שארפ) מנסה אסטרטגיה המבוססת על שחזור התהליכים הטבעיים של התפתחות עוברית של שיניים שתוארו כאן. במהותה, השיטה מתבססת על הבנת העקרונות הבסיסיים המבקרים התפתחות ראשונית של השן ועל מקור של תאים שימלא את התפקיד של תאי אפיתל ומזנכימה עובריים של הפה.

עד היום עבדה קבוצתו של שארפ בעיקר עם תאי עכבר. החוקרים בחנו את הפוטנציאל של סוגי תאים שונים לייצר שיניים חלופיות ולכן השתמשו גם בתאי גזע וגם בתאים רגילים שנלקחו הן ממקור עוברי והן מחיות בוגרות. ברוב המקרים, הקבוצה החלה את הניסוי על ידי ריכוז תאי מזנכימה בעזרת צנטריפוגה עד שיצרו גוש מוצק. הם כיסו את גוש התאים הזה בתאי אפיתל וגידלו אותו בתרבית למשך כמה ימים. במהלך הגידול הם עקבו אחרי פעילות הגנים ברקמות שנוצרו כדי לבחון התפתחות ראשונית של שיניים. בשלב הבא הושתלו ניצני שיניים אלו למשך כ-26 ימים בגופן של חיות פונדקאיות במקומות שבהם הן יקבלו אספקת דם מזינה, כמו למשל בכליות של עכבר.

במהלך ניסויים אלו נצפתה התפתחות ברורה של שיניים, אך רק כשתאי האפיתל נלקחו ממקור עוברי וכשאוכלוסיית תאי המזנכימה הכילה לפחות מספק קטן של תאי גזע. לדוגמה, כשהשתמשו החוקרים בתאי גזע ממח עצם של בוגר במקום מזנכימה של הפה, המבנים שהושתלו יצרו שיניים תקינות מבחינה מבנית. כלומר, נראה שאפשר להחליף מזנכימה עוברית בתאי גזע בוגרים כדי לייצר שיניים חדשות.

למרבה הצער, שנים רבות של מחקר הוכיחו שאפיתל עוברי מכיל סדרה ייחודית של אותות שאחראים אמנם לאודונטוגנזה, אך נעלמים מן הפה לאחר הלידה. קבוצתו של שארפ ממשיכה לחפש אוכלוסיית תאים חלופית ממקור בוגר. ועם זאת, התוצאות שהתקבלו מן השימוש בצירוף של תאי גזע בוגרים ושל תאי אפיתל עובריים של הפה מעודדות ביותר.

יש חשיבות לכך שהשיניים שנוצרו היו בעלות גודל תקין יחסית לשיני עכבר, היו מוקפות ברקמות חיבור וברקמות עצם חדשות, והראו סימנים ראשוניים של יצירת שורשים. הצעד הבא היה לבחון אם שתלים כאלו יכולים ליצור שיניים גם בפה. בעובר מתפתחות הלסת, הרקמות הרכות, השיניים והעצם בעת ובעונה אחת בלי הפרעות חיצוניות כמו לעיסה ודיבור, ואילו הלסת הבוגרת היא מקום נוקשה ועסוק. איש לא ידע אם היא תספק את האותות הדרושים לייצור שיניים ולהשתלבותן בסביבה כפי שהן עושות בעובר.

כדי לגלות זאת, הוציאה קבוצתו של שארפ ניצני שיניים מעוברי עכברים, והשתילה אותם בפיות של עכברים בוגרים. החוקרים חתכו חתכים קטנים ברקמה הרכה של הלסת העליונה של עכברים פונדקאים, באזור חסר שיניים שבין השיניים הטוחנות לבין השיניים החותכות, אזור הנקרא בשם דיאסטמה. ניצני השיניים העובריות הוכנסו לכיסים אלו וקובעו במקום על ידי דבק רפואי. לאחר מכן, קיבלו העכברים מזון רך והחוקרים עקבו אחר השתלים. כבר לאחר שלושה שבועות היה אפשר לזהות בבירור שיניים בדיאסטמה. הן נוצרו בכיוון הנכון, היו בעלות גודל תקין ביחס לעכברים, והן היו מחוברות לעצם על ידי רקמת חיבור רכה (ראו תמונה בעמוד הנגדי).

למרבה הפלא, נראה שהפה הבוגר מסוגל לספק סביבה הולמת להתפתחות שיניים. אולם זוהי רק אחת משלוש אבני הדרך שפורטו קודם לכן לקראת הנדסת שיניים חלופיות. הדרך להנדסת שיניים טומנת בחובה עוד כמה פיתולים.

על חודה של שן

בהשוואה לניסיונות הנדסת איברים אחרים, הנדסת שיניים התקדמה התקדמות ניכרת בזמן קצר. האתגר הכללי שנותר הוא לפתח שיטות שהן פשוטות ומבוקרות כאחד.

עוד יעד שהצבנו לעצמנו, היכולת לנבא ולשלוט בגודל השן ובצורתה, נמצא בהישג יד. כשמגדלים שיניים ראשוניות בתרבית, אפשר להבדיל בקלות בין ניצני שן טוחנת לבין ניצני שן חותכת על פי המראה ועל פי פעילות הגנים, על אף שצורות שיניים אחרות המצויות בפה האנושי, כגון מלתעות וניבים, מורכבות יותר מזה.

השיניים שגידלה קבוצתו של שארפ מניצנים עובריים בפיות העכברים הבוגרים היו בעלות צורות התואמות את מיקומן המקורי בעובר. לדוגמה, ניצני טוחנות התפתחו לשיניים טוחנות. מכיוון שהאותות הקובעים את צורת השן מתקבלים ממש בתחילת ההתפתחות הטבעית של השן, ניצני השיניים העובריות כבר היו מתוכנתים. על מהנדסי רקמה להיטיב להבין אותות אלו כדי להשרות אותם על שיניים ביולוגיות אנושיות.

עד כה, אף אחת מן השיניים שיוצרו על ידי שיטות הנדסת הרקמה שתיארנו כאן לא פיתחה שורשים. למען האמת, איננו מבינים עדיין את התהליכים המורכבים של התפתחות שורש השן ואת האותות הגורמים לבקיעת השן. שורשים הם החלק האחרון של השן שמתפתח, והם משלימים את התפתחותם בזמן בקיעת השן. נדרש מחקר נוסף כדי להבין אילו תנאים יהיו המוצלחים ביותר ליצירתם בשיניים חלופיות. נעלם נוסף הוא כמה זמן יידרש לשיני אנוש מהונדסות להתפתח במלואן בפה הבוגר. סדרת השיניים האנושית השנייה, "שיני הבשר", גם היא מתחילה את התפתחותה בעובר, אך שיניים אלו בוקעות רק כעבור שש עד שבע שנים, או אף עשרים שנה במקרה של שיני בינה. ניסיוננו ליצור שיניים בבעלי חיים מורה ששן אנושית מהונדסת תיווצר הרבה יותר מהר משן טבעית, אך איננו יודעים אם יעבור זמן רב יותר כדי שהשן תבשיל לגמרי וכדי שציפוי הזגוגית שלה יתקשה לחלוטין.

כמובן, רוב המחקרים בהנדסת שיניים מנסים גם למצוא מקור יעיל ונגיש של תאי המטופל עצמו שאפשר להשתמש בהם כחומר גלם. דבר זה ימנע דחייה של המערכת החיסונית, ומכיוון שהגודל, הצורה וצבע השן נקבעים באופן גנטי, השן המהונדסת תדמה יותר לשיניו הטבעיות של המטופל. קבוצתו של שארפ גילתה שתאי גזע בוגרים מרקמת מזנכימה במח העצם יכולים להחליף מזנכימה עוברית בתהליך יצירת השן (וייתכן שאפשר להפיקם גם משומן). עדיין לא זוהה תחליף לתאי אפיתל עובריים, על אף שתאים שנראו כתאי גזע בוגרים התגלו ברקמות אחרות ממוצא אפיתליאלי, כגון עור ושיער. ייתכן שתאים אלו או תאים אחרים ממקור בוגר יוכחו כיעילים ליצירת האותות המתאימים לאודונטוגנזה, אולי בעזרת הנדסה גנטית.

מבין מקורות התאים השונים, ייתכן שהשיניים עצמן יהיו המקור הנוח ביותר. תוצאות קבוצת המחקר ממכון פורסיית' מרמזות שייתכן שיש תאי גזע המסוגלים ליצור רקמות שן, ובכללן זגוגית שן, בתוך השיניים. חוקרים אחרים הראו גם ששינן ורקמות שן אחרות יכולים להתחדש לאחר פגיעה בשן. גם דבר זה מרמז על נוכחות תאי אב המסוגלים לייצר מגוון רקמות שן. כלומר, יש אפשרות שבעתיד הקרוב נוכל לייצר שיניים חדשות מן השיניים הישנות..

סקירה כללית/ שיניים בחזית המדע

  • מהנדסי רקמה המנסים ליצור שיניים חלופיות חיות נעזרים באותות מן הטבע בניסיון לשכנע סוגי תאים שונים ליצור איבר פעיל.
  • שיטות חלופיות כוללות בניית שיניים מתאים דנטליים קיימים או גידול שיניים מרקמות עובריות. בשתי השיטות כבר נוצרו שיניים תקינות מבחינת מבנה.
  • באתגרים שנותרו: גידול שורשי שן וזיהוי חומרי גלם אידאליים להנדסת שיני אנוש, אך ההתקדמות מהירה וייתכן ששיני מבחנה יהיו האיבר המהונדס הראשון.

ועוד בנושא

Tissue Engineering: The Challenges Ahead. Robert S. Langer and Joseph P. Vacanti in Scientific American, Vol. 280, No. 4, pages 86-89; April 1999
Tissue Engineering of Complex Tooth Structures on Biodegradable Polymer Scaffolds. Conan S. Young, Shinichi Terada, Joseph P. Vacanti, Masaki Honda, John D. Bartlett and Pamela C. Yelick in Journal of Dental Research, Vol. 81, No. 10, pages 695-700; October 2002
Bioengineered Teeth from Cultured Rat Tooth Bud Cells. Monica T. Duailibi, Silvio E. Duailibi, Conan S. Young, John D. Bartlett, Joseph P. Vacanti and Pamela C. Yelick in Journal of Dental Research, Vol. 83, No. 7, pages 523-528; July 2004
Stem Cell Based Tissue Engineering of Murine Teeth. A. Ohazama, S.A.C. Modino, I. Miletich and P. T. Sharpe in Journal of Dental Research, Vol. 83, No. 7, pages 518-522; July 2004
The Cutting Edge of Mammalian Development: How the Embryo Makes Teeth. Abigail S. Tucker and Paul T. Sharpe in Nature Reviews Genetics, Vol. 5, No. 7, pages 499-508; July 2004

ביבליוגרפיה:
כותר: שיני מבחנה
מחברים: שארפ, פול ט' ; יאנג, קונן ס'
תאריך: דצמבר 2005 - ינואר 2006 
שם כתב העת: סיינטיפיק אמריקן ישראל
עורכי כתב העת: אייזנברג, אלי  (ד"ר) ; מנס, אלכסנדר  (ד"ר)
הוצאה לאור: אורט ישראל. המינהל למו"פ ולהכשרה
הערות: 1. סיינטיפיק אמריקן ישראל יוצא לאור על ידי אורט ישראל, וביוזמתו של הרצל לאור.
הערות לפריט זה:

1. פול ט' שארפ (Sharpe) וקונן ס' יאנג (Young) נפגשו לפני שנתיים בכנס על שיניים ועצמות שם גילו שלמרות גישותיהם השונות להנדסה ביולוגית של שיניים הם אוהבים אופני הרים וכדורגל. שארפ הקים ומנהל את המחלקה להתפתחות הגולגולת והפנים בבית החולים על שם גיא בלונדון והוא גם מחזיק בקתדרה על שם דיקנסון לביולוגיה של הגולגולת והפנים במכללת קינג בלונדון. ב-2002 ייסד את חברת אודונטיס, חברת ביוטכנולוגיה המתמקדת בגידול שיניים ועצמות אנושיות על ידי חיקוי תהליכי יצירתן בעובר המתפתח. יאנג הוא מרצה לביולוגיה התפתחותית ואוראלית בבית הספר לרפואת שיניים בהרווארד ומדען במכון פורסיית' בבוסטון, שם הוא מנסה לגדל שיניים מתאים הנזרעים על פיגומים מתכלים.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית