Tandgroei stimuleren met laserlicht

Amerikaanse wetenschappers hebben de tanden van ratten laten groeien door deze te beschijnen met laserlicht. Een belangrijke ontdekking binnen de tandheelkunde, want bij kapotte tanden zijn op dit moment alleen kunstmatige oplossingen beschikbaar. Behoren boren, kronen en vullingen straks tot het verleden?

5 juni 2014

Als het aan bio-engineer David Mooney (Harvard School of Engineering and Applied Sciences) ligt wel. Hij bedacht dat laserlicht stamcellen in de tand zou kunnen stimuleren om uit te groeien tot nieuw tandweefsel (dentine). Hij riep de hulp in van tandarts Praveen Arany (Wyss Institute) om zijn theorie te testen.

Arany boorde gaatjes in de tanden van ratten. Een enorme uitdaging, want de tandjes van deze knaagdieren zijn vele malen kleiner dan die van mensen. Na het boren werden de tanden beschenen met een zwakke laser. Daarna plaatste Arany een beschermend kapje over de behandelde tanden.

Gat in de tand van een rat. In het gat is het zachte weefsel van de tand zichtbaar, waarin zich de stamcellen bevinden.
Arany PR et al.

Twaalf weken later bekeken hij en Mooney het resultaat. Op röntgenfoto’s en onder de microscoop was duidelijk te zien dat er in de behandelde tanden nieuw dentine werd gevormd.

Domino-effect

Mooney was gefascineerd door dit resultaat en onderzocht het mechanisme achter de werking van de laser. Door de straling van de laser ontstaan in het lichaam van de rat reactieve zuurstofdeeltjes. Dit zijn chemisch actieve deeltjes die een belangrijke rol spelen bij het functioneren van cellen.

De reactieve zuurstofdeeltjes veroorzaken een domino-effect. Zij activeren op hun beurt de groeifactor TGF-β. TGF-β is in veel weefsels in ‘slapende’ vorm aanwezig en wordt actief als het een stimulans krijgt. Dit is van belang bij veel biologische processen zoals de afweer en wondgenezing. Het is deze groeifactor die de stamcellen in de tand uiteindelijk aanzet tot de vorming van nieuw dentine.

Stamcel in het lichaam

Nu het werkingsmechanisme opgehelderd was, behandelde Mooney ook menselijke stamcellen, afkomstig uit de tand, met laserlicht. In het laboratorium zag hij dat ook deze stamcellen overgingen tot de productie van nieuw dentine.

In de toekomst hopen hij en Arany de tanden van mensen direct te kunnen beschijnen met laserlicht. Want als je stamcellen uit de tand moet halen, ze in het laboratorium moet stimuleren en dan weer terug moet plaatsen, gaat dat gepaard met allerlei moeilijkheden.

Een technisch probleem is bijvoorbeeld dat je ervoor moet zorgen dat de stamcellen tijdens het winnen, behandelen en terugplaatsen niet doodgaan. Daarnaast spelen er problemen rond de regelgeving. Want een stamcel die in het laboratorium veranderd is, is een ‘nieuwe’ cel. En zo’n nieuwe cel mag je niet zomaar bij een patiënt inbrengen.

Als de stamcel gewoon in het lichaam kan blijven, spelen deze problemen niet. Ook het gebruik van laser is waarschijnlijk geen struikelblok. Laser wordt op dit moment al veelvuldig ingezet binnen de geneeskunde, bijvoorbeeld voor het behandelen van de huid. Mooney verwacht dan ook weinig moeilijkheden met het naar de kliniek brengen van zijn nieuwe techniek.

Opname met de elektronenmicroscoop van een mal met stamcellen afkomstig uit een menselijke tand. Beschijn je deze stamcellen met laserlicht, dan gaan ze dentine produceren.
Arany PR et al.

Brede toepassing

Of de laser op tanden van mensen hetzelfde effect heeft als bij ratten is nog even afwachten. Mooney en Arany beginnen binnenkort met de eerste klinische tests. Daarbij is het van belang goed te kijken naar het effect van de laser. De laser moet krachtig genoeg zijn om stamcellen in de tand te activeren. Maar er mogen niet teveel reactieve zuurstofdeeltjes en groeifactor ontstaan, want dat kan schadelijk zijn. Reactieve zuurstofdeeltjes kunnen bijvoorbeeld zorgen voor schade aan het DNA.

Werkt de techniek goed, dan behoren pijnlijke bezoekjes aan de tandarts over een tiental jaren misschien tot het verleden. En omdat TGF-β een veelvoorkomende groeifactor is, kan de laser wellicht nog veel breder worden toegepast. Wie weet zijn stamcellen in de huid of het bot met behulp van laserlicht ook wel te bewegen tot het uitgroeien naar nieuw weefsel.

Bron:

Praveen Arany e.a. Photoactivation of endogenous latent Transforming Growth Factor–β1 directs dental stem cell differentiation for regeneration Science Translational Medicine 6:238, 28 mei 2014 (online), doi:10.1126/scitranslmed.3008234

Reageer