Laik by si řekl, že zub je docela jednoduchý orgán, který se skládá jen z několika typů buněk. Odborník mu to ale rychle vyvrátí, protože buňky zubu vydají na celý atlas.
Zpracoval jej Jan Křivánek z Lékařské fakulty MU a díky jeho práci by mělo být v budoucnu možné, aby se poškozený chrup obnovil. Na tomto rozsáhlém projektu pracoval Křivánek během svého postdoktorského pobytu na Lékařské univerzitě ve Vídni a následně jej dokončil na Ústavu histologie a embryologie Lékařské fakulty MU. Teď jej publikoval časopis Nature Communications.
K mapování využil kontinuálně rostoucí řezáky myší, protože díky jejich stálému růstu se v nich pořád udržují a obnovují všechny potřebné buňky. „Chtěli jsme především zjistit, jak procesy utváření zubu fungují. U lidských zubů ale prakticky není možné studovat jejich vývoj, proto jsme využili unikátní modelový systém myších řezáků a ty jsme poté porovnali s lidskými zuby nezávislou metodou transkriptomiky na jednobuněčné úrovni,“ přiblížil východiska své práce Křivánek.
S kolegy nejdřív získali všechny buňky z myšího řezáku, zjistili parametry, kterými se od sebe buňky liší, a za pomoci informatiků vytvořili hierarchii buněčných typů a zmapovali vývojová schémata od kmenových buněk po buňky, které tvoří tvrdé zubní tkáně.
„Zpětně jsme pak popsali jednotlivé body v mapě a zjistili tak, které buňky jsou kmenové, tedy ty základní, z nichž mohou vznikat jiné buněčné typy. Dál jsme odlišili buňky částečně diferencované, dělící se už jen do několika podobných buněčných typů, a samozřejmě také plně specializované buňky. Kromě zmapování vývoje zubu jsme objevili dosud nepopsané nové buněčné typy, které jsou zodpovědné za správný růst a vitalitu dospělého zubu. Doplnili jsme tak několik dalších dílků v celkové skládačce biologie zubu.“
Podrobněji se věnovali především takzvaným odontoblastům a ameloblastům, tedy buňkám, z nichž vzniká zubovina neboli dentin a sklovina, které tvoří největší část zubů. U těchto buněk přečetli celý transkriptom, tedy aktivní genetickou informaci, a získali tak přehled o několika tisících genech a jejich aktivitě, která vede k přeměně základních kmenových buněk v další buněčné typy a k vytvoření samotného zubu a jeho funkce.
Od myší k lidem
Nakonec odborníci využili stejnou metodu také pro studium lidských zubů a nasbíraná data spojili s analýzou myšího zubu. Postavili tak důležitý most mezi biologií neustále rostoucího zubu a toho lidského. Poodhalili díky tomu také dosud neznámé buněčné podtypy v lidském zubu a poukázali na spojitosti a rozdílnosti lidského zubu a myšího modelového systému.
„Věřím, že naše práce umožní lépe pochopit nejen co se děje při vývoji zubu, ale i podstatu kmenových buněk jako takových, a urychlí vývoj na poli regenerativní medicíny.“
Na práci s myšími zubními buňkami Křivánek navázal v rámci projektu Understanding of tooth developmental trajectories as a novel approach for dental regeneration, na který získal před časem podporu ve výši dva a půl milionu korun na tři roky od Grantové agentury Masarykovy univerzity. Zaměřit se chce především na odontoblasty zodpovědné za tvorbu zuboviny, která tvoří většinu zubu. Právě tyto buňky by v budoucnu teoreticky mohly být užitečné při biologické léčbě zubního kazu nebo jiných onemocnění zubu.
Odborný článek naleznete zde.