Cellules souches. Peu de découvertes de la recherche sont aussi prometteuses d'étendre à elles seules les options de traitement médical qu'elles le font. Miraculeusement capables d'agir comme des transformateurs - soit en recréant soit en se transformant en une variété de types cellulaires trouvés dans les organismes dont ils sont issus - les cellules souches offrent à l'humanité l'espoir de nouvelles, thérapies plus efficaces contre un certain nombre de maladies chroniques et terminales. Et les trouver est étonnamment facile.

"Les cellules souches peuvent être extraites de presque tous les tissus vivants, " a déclaré le Dr James Mah, directeur du programme d'enseignement supérieur en orthodontie de l'UNLV, docteur en chirurgie dentaire, et chercheur dentaire. "En réalité, des cellules souches peuvent même être trouvées dans les tissus du défunt. »

Mais malgré tout leur potentiel, il y a un hic :« Les plus grands défis avec les cellules souches sont d'en rassembler suffisamment pour travailler avec et de les maintenir viables jusqu'à ce qu'elles soient nécessaires, " a déclaré le Dr Mah.

Lui et le professeur de sciences biomédicales de l'UNLV, Karl Kingsley, ainsi qu'une poignée d'étudiants de premier cycle, diplômé, et étudiants postdoctoraux en médecine dentaire – ont décidé de relever ce défi, faire leurs armes dans la recherche sur les cellules souches en explorant ces blancs nacrés de nouvelles façons. Dans le processus, ils ont développé une nouvelle méthode pour extraire un grand nombre de cellules souches qu'ils pourraient ensuite préserver à partir d'une source étonnamment abondante :les dents de sagesse.

« De plus en plus d'adultes – environ 5 millions à travers le pays – ont leurs dents de sagesse, ou troisièmes molaires, supprimé, " Kingsley a déclaré. " L'extraction des dents est relativement courante chez les patients subissant des traitements orthodontiques. Et la majorité de ces dents sont en bonne santé, contenant une pulpe de racine dentaire viable qui offre des opportunités de reproduction de cellules endommagées ou détruites par des blessures ou des maladies. »

Une noix dure à casser

La pulpe des racines dentaires abrite deux types de cellules souches prisées. La première, cellules souches pluripotentes, ont la capacité de devenir n'importe quelle cellule de l'organisme dont ils sont issus. La deuxième, cellules souches multipotentes, transformer en types spécifiques de cellules au sein de cet organisme.

Savoir où trouver ces cellules était une chose. les récupérer, les chercheurs savaient, en serait un autre.

Les méthodes courantes d'extraction de la pulpe des racines consistent à percer, enlever le haut de, ou casser la dent. Chaque méthode a ses inconvénients, Le Dr Mah a dit :tout cela conduit à un faible taux de récupération des cellules souches :chaleur nocive du forage, les éléments corrosifs dans les dents d'eau sont rincés, particules d'émail contaminantes, et plus. Les chercheurs ont donc cherché à découvrir comment extraire la pulpe de manière à produire systématiquement un rendement plus élevé.

"Initialement, la réponse semblait simple :casser la dent en deux comme une noix et retirer la pulpe, " a déclaré le Dr Mah.

Malheureusement, les dents ont des surfaces irrégulières et des formes non uniformes, Ainsi, le craquement des dents produit généralement le même effet d'éclatement qu'un marteau, réduisant ainsi le nombre de cellules souches viables.

Joyeux Ghag, puis un étudiant en médecine dentaire travaillant avec le Dr Mah et Kingsley sur le projet, pensait qu'il pourrait avoir une solution au dilemme. Il s'est adressé à Mohamed Trabia (doyen associé à la recherche de l'UNLV Howard R. Hughes College of Engineering, études supérieures, et informatique) et Brendan O'Toole (directeur du programme d'innovation de Mendenhall et chercheur en génie mécanique) pour discuter de l'analyse des fractures.

« Happy avait examiné la littérature sur la mécanique des fractures et décidé d'une technique qui notait la dent pour permettre une cassure nette, similaire au processus pour le verre taillé sur mesure, " dit O'Toole. Après quelques discussions, certains membres du personnel d'Ingénierie ont aidé Ghag à fabriquer l'appareil.

L'instrument terminé, que l'équipe de recherche a facétieusement surnommé le « Tooth Cracker 5000, " utilise une pince pour maintenir une dent en position pour qu'un outil de coupe entaille la surface et une lame pour la fissurer. Le résultat :une dent parfaitement coupée en deux, avec un accès immédiat à une pulpe de racine intacte et non contaminée.

Pour O'Toole, ce n'était qu'une autre collaboration fructueuse entre les deux unités, que le génie mécanique interagissait avec le programme d'orthodontie de l'École de médecine dentaire depuis quelques années.

"Orthodontie, par définition, est un sujet de bio-ingénierie, " O'Toole a déclaré. " Ils conçoivent et placent des mécanismes dans la bouche des gens qui aident à déplacer les dents dans une position optimale. L'interaction entre nos services a beaucoup de sens."

Avec le Tooth Cracker 5000 complet, Le Dr Mah et Kingsley ont testé le taux de fracture de 25 dents, atteindre un taux de réussite de 100 pour cent. L'idée de fracture et le prototype de conception avaient parfaitement fonctionné.

Creuser pour réussir

Maintenant que les chercheurs avaient relevé le défi d'accéder à la pulpe de racine, il s'agissait de déterminer combien de cellules souches viables ils pourraient récupérer des dents fracturées. Taux moyens de récupération de la pâte à l'aide de méthodes d'extraction courantes (c. bouleversant, forage, etc.) arrivent à environ 20 %, a noté le Dr Mah.

Il était temps de tester le courage de leur nouvelle méthode de fracture. Le Dr Mah et Kingsley ont teint 31 échantillons de pulpe de dents fracturées pour mettre en évidence toutes les cellules souches viables contenues dans les dents. Les cellules mortes deviendraient bleues lorsqu'elles étaient exposées au colorant. Les cellules vivantes apparaîtraient claires.

Ils ont regardé au microscope. Quatre-vingt pour cent de leurs cellules extraites sont restées claires après l'introduction du colorant.

"Dire que les résultats des tests sont prometteurs est un euphémisme, " a déclaré le Dr Mah. "Nous avons réalisé que nous avions inventé un processus d'extraction qui a produit quatre fois le taux de réussite de récupération pour les cellules souches viables. L'application potentielle est énorme."

Réplication pour un jour de pluie

Après avoir maîtrisé la fracturation et l'extraction, il était temps pour l'équipe de déterminer quel type de cellules souches pourrait être récolté et comment les conserver au mieux.

Les cellules normales dans le corps meurent généralement après 10 réplications ou passages, alors que les cellules souches peuvent se répliquer indéfiniment, Kingsley a indiqué. Pour isoler les cellules souches du reste de la pulpe racinaire, les chercheurs ont récolté des cellules de la pulpe et les ont cultivées sur une boîte de Pétri. Une fois que les cellules ont recouvert le plat, ils ont divisé la culture en deux et ont répété le processus entre 10 et 20 fois.

A la fin de la culture, toutes les cellules non souches avaient expiré. Kingsley a capturé les cellules souches restantes et a collecté leur acide ribonucléique (ARN), qui est converti en protéines qui deviennent des biomarqueurs que son équipe pourrait utiliser pour caractériser chaque type de cellule souche et son taux de réplication respectif.

"Les scientifiques du monde entier essaient de déterminer quel type de cellules souches peut être amené à devenir de nouvelles cellules ou différents types de tissus, " a déclaré Kingsley. " Nous savons déjà que certaines populations de cellules souches de la pulpe dentaire peuvent être converties en neurones, qui pourraient devenir des thérapies pour des maladies cognitives telles que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson."

Kingsley a noté que des équipes de scientifiques du monde entier travaillent avec des modèles animaux pour tester l'utilisation de cellules souches pour traiter des affections neurologiques. Les premiers indices, il a dit, sont positifs. Bien que des tests supplémentaires soient encore nécessaires, Kingsley a indiqué que la prochaine étape logique de cette recherche serait de tester les cellules souches chez l'homme pour traiter un certain nombre de maladies chroniques auxquelles les gens sont confrontés.

« Il existe des applications potentielles des cellules souches pour de multiples maladies, y compris le cancer, arthrite, et les maladies pulmonaires, " a déclaré Kingsley. " Le prochain défi consiste à collecter de manière fiable les cellules souches suffisamment tôt et à les stocker avec succès afin qu'elles puissent être utilisées en cas de besoin. "

Conserver le prix

Selon plusieurs études, le nombre de cellules souches pluripotentes trouvées dans les dents diminue considérablement après que les adultes atteignent l'âge de 30 ans, dit Kingsley. Cependant, les gens pourraient donner des cellules souches trouvées dans leurs dents tout comme ils peuvent donner leur sang avant une intervention chirurgicale ou préserver leur cordon ombilical. Si les gens choisissaient de se faire retirer leurs dents de sagesse ou de subir un traitement de canal, leurs cellules souches pourraient être récoltées à ce moment-là et stockées pour une utilisation future.

La création de cette possibilité a conduit le Dr Mah et Kingsley à la prochaine étape de leur recherche :le processus cryogénique.

"Il n'y a pas de cryogenèse standard, ou processus de congélation, pour stocker des cellules souches, " a déclaré Kingsley. " Il existe de nombreuses organisations qui collectent et congèlent les dents pour des études et une utilisation futures, mais il n'y a aucune preuve sur les effets à long terme de la cryoconservation. Nous ne pouvons pas encore dire combien de temps les cellules survivront. »

En 2011, Allison Tomlin, étudiante en médecine dentaire, a étudié différentes populations de cellules souches et leur viabilité après décongélation. Chaque année depuis, Kingsley et son équipe ont décongelé une partie de l'échantillon de Tomlin et évalué la viabilité des cellules souches restantes. Les premières conclusions, que Kingsley, Tomlin, et R. Michael Sanders (professeur de sciences cliniques à l'école dentaire) ont publié dans leur Biomatériaux et biomécanique en bio-ingénierie article "Les effets de la cryoconservation sur les cellules souches mésenchymateuses dérivées de la pulpe dentaire humaine" - indiquent que les cellules à division rapide ont des taux de viabilité plus élevés année après année par rapport aux cellules à division plus lente. Si ces résultats restent constants, les cellules souches pourraient être triées avant le processus de congélation en fonction du moment où elles pourraient être nécessaires.

"Le travail que le Dr Kingsley et moi faisons fait partie d'un changement de paradigme, " a déclaré le Dr Mah. " Notre processus de fracturation pourrait accélérer le processus de collecte et de cryogenèse, préservant ainsi un nombre élevé de cellules souches qui fait avancer la recherche sur la façon dont l'utilisation de ces cellules peut aider à la guérison et potentiellement guérir les maladies. »