Zahnkeim statt künstliches Implantat: Auch beim erwachsenen Menschen können neue Zähne wachsen – wenn man ihm die richtigen Zellkeime dafür gibt. Forschern ist es gelungen, aus Zahnwurzelzellen von Patienten kleine Zahnkeime zu züchten. Pflanzt man diese in den Kiefer ein, könnte daraus ein neuer Zahn heranwachsen. In Zellkulturen und im Tierversuch ist die Erzeugung solcher nachwachsenden Zähne bereits gelungen
Haie können es, Krokodile können es und Nagetiere können es auch: Sind ihre Zähne beschädigt oder verschlissen, wachsen ihnen neue nach – auch noch im Erwachsenenalter. Und wie sieht es beim Menschen aus? Fallen uns die bleibenden Zähne aus, hilft nur noch ein Implantat oder ein künstliches Gebiss. Denn bei den meisten Menschen wachsen keine dritten Zähne mehr nach – es gibt aber Ausnahmen:
„Es gibt vereinzelt Berichte darüber, dass auch Menschen zum dritten Mal Zähne oder auch ganze Zahnsätze nachwachsen. Aber warum das bei manchen Menschen passiert und bei anderen nicht, ist noch weitgehend unbekannt“, sagt Roland Lauster von der TU Berlin. Forscher gehen aber davon aus, dass auch der menschliche Kiefer lebenslang über die Informationen verfügt, die für das Wachstum neuer Zähne notwendig sind. Sie werden nur nicht abgerufen.
Wie ein Zahn wächst
Wie aber könnte man den menschlichen Kiefer dazu bringen, doch Zähne nachzuproduzieren? Genau diese Frage haben sich Lauster und sein Team gestellt – und eine Antwort gefunden. Wenn unsere zweiten Zähne entstehen, sammeln sich bestimmte Vorläuferzellen im Kiefer unterhalb der äußeren Hautschicht. Diese Zellen kondensieren und bilden eine Art Zahnkeim. Über Botenstoffe interagiert dieser Zahnkeim mit dem Kiefer und beginnt, sich zum Zahn weiterzuentwickeln.
„Innerhalb der so gebildeten Zahnknospe kommt es zur Differenzierung verschiedener Zelltypen: dem Zahnschmelz-Organ, der Zahnpapille und der Zahnleiste. Diese Gewebe differenzieren nach und nach zu einem kompletten Zahn“, erklärt Lausters Kollegin Jennifer Rosowski. Die Information, welcher Zahn gebildet werden soll, Schneidezahn oder Backenzahn, kommt dabei aus dem umliegenden Kiefergewebe. Diese Zahnbildung scheint natürlicherweise aber nur einmal abzulaufen – beim Austausch der Milchzähne.
Reprogrammierte Zahnzellen als Keim
Um diese Zahnbildung auch bei erwachsenen Menschen zu ermöglichen, wollen die Forscher den Kiefer sozusagen austricksen: Sie entnehmen aus dem Inneren eines extrahierten Weisheitszahns sogenannte dentale Pulpa-Zellen. Mithilfe einer speziellen Kultivierungsmethode bringen sie diese Zellen dann dazu, sich in einen stammzellähnlichen Zustand zurückzuentwickeln. Es entstehen Vorläuferzellen, die in einem Hydrogel-Nährmedium kondensieren – sie bilden eine Art Zahnkeim.
Im Laufe von 24 Stunden wächst dieser Zahnkeim zu einem rund 200 bis 500 Mikrometer großen Zellball heran. „Als einzige Gruppe weltweit konnten wir nachweisen, dass diese eigenständige mesenchymale Kondensation zu einem Zellball die Expression verschiedener Gene triggert und die Produktion von spezifischen Botenstoffen in Gang setzt“, sagt Rosowski. „Diese Botenstoffe werden benötigt, um mit dem umliegenden Kiefergewebe zu interagieren.“
Erste Erfolge in Zellkultur und Tierversuch
Aber tut der gezüchtete Zahnkeim dies auch? Um das zu prüfen, haben Wissenschaftler die Zahnkeime zusammen mit Zellen aus dem Zahnfleisch ko-kultiviert. Und tatsächlich: Wie sie feststellten, interagierten die Zellen ähnlich wie bei der normalen Zahnbildung im Kiefer miteinander und lösten eine Zahnbildung aus. Zumindest in der Kulturschale funktioniert die Nachzucht von menschlichen Zähnen demnach schon.
Dass das Ganze prinzipiell auch im Kiefer funktioniert, haben konkurrierende Arbeitsgruppen bereits im Tierversuch belegt: Sie konnten zeigen, dass ein in den Kiefer implantierter Zahnkeim tatsächlich wieder zu einem kompletten Zahn auswächst. Ihre Zahnkeime entstanden allerdings noch mithilfe embryonaler Stammzellen, die wegen der ethisch problematischen Gewinnung umstritten sind.
Reprogrammierung statt Embryozellen
Die TU-Forscher haben deshalb den Weg über die Reprogrammierung körpereigener Zahnzellen gewählt. „So vermeiden wir alle ethischen und rechtlichen Bedenken und haben dazu den entscheidenden Vorteil, dass es sich im Falle einer realen Anwendung um körpereigenes Gewebe handelt: Der neue Zahn würde also keine Abstoßungsreaktion hervorrufen“, erklärt Lauster.
Nachdem alle in-vitro-Versuche erfolgreich abgeschlossen wurden, stehen die Zahnkeime jetzt vor den ersten präklinischen Tests.
Quelle: Technische Universität Berlin
