Una investigación de la Universidad de Washington podría conducir a empastes dentales «vivos» hechos de esmalte real

El esmalte dental es la sustancia más fuerte producida por el cuerpo humano y protege las sensibles capas inferiores de los dientes. Pero una vez que desaparece, no podemos volver a regenerarlo. Las células que producen el esmalte, llamadas ameloblastos, mueren poco después de que se forman los dientes. Pero una nueva investigación de la Universidad de Washington finalmente podría cambiar eso. Los investigadores transformaron con éxito células madre en ameloblastos, que pueden producir esmalte primitivo en las condiciones adecuadas.

Hannele Ruhola-Becker es profesora de bioquímica y directora asociada del Instituto de Células Madre y Medicina Regenerativa de la Universidad de Washington. Ella nos brinda más detalles sobre lo que podría significar para los pacientes dentales la capacidad de regenerar el esmalte.

Este texto fue generado por una computadora y editado por un voluntario.

Dave Molinero: Esto es Think Out Loud en OPB. Soy Dave Miller. El esmalte dental es la sustancia más fuerte producida por el cuerpo humano y protege las partes internas sensibles de nuestros dientes. Pero una vez que desapareció, desapareció. Obtenemos solo una capa de esmalte. Una nueva investigación de la Universidad de Washington finalmente podría cambiar eso. Los científicos lograron transformar células madre en células especializadas que producen esmalte primitivo. Hannele Ruhola-Becker es profesora de bioquímica y directora asociada del Instituto de Células Madre y Medicina Regenerativa de la Universidad de Washington. Ella se une a nosotros ahora. Bienvenido a pensar en voz alta.

Hanneli Ruhola panadero: gracias.

Molinero: ¿Qué hace que el esmalte dental sea único entre las sustancias que se encuentran en el cuerpo humano?

Rohula panadero: Bueno, como dije, es la sustancia más fuerte de nuestro cuerpo, pero el esmalte tiene sus problemas. El problema del esmalte es que aunque nos resulta muy útil, en realidad se desgasta. Otros animales, como los tiburones, se han encargado de esto produciendo dientes nuevos todo el tiempo mientras nosotros obtenemos nuestros dientes permanentes y luego manteniendo los mismos dientes y el mismo esmalte durante los próximos 70 años aproximadamente en nuestras vidas.

Molinero: ¿Sabes por qué es esto? ¿Estamos viviendo más tiempo del que evolucionaron nuestros dientes para ayudarnos a masticar?

Rohula panadero: Creo que tienes razón. Vivimos mucho más tiempo que antes y tal vez deberíamos hacerlo. Pero, por otro lado, todavía vivimos una vida bastante saludable, hasta bien entrados los noventa años. Por eso es emocionante que la vida moderna nos mantenga más sanos durante más tiempo. Lo único es que nuestros dientes no parecen regenerarse. Es posible que nuestros dientes estén sufriendo más abuso que antes. Y será por nuestra comida. Quizás comemos mucha más azúcar de la que deberíamos o solíamos consumir.

Molinero: ¿Puede describir la forma en que se crea naturalmente el esmalte dental, antes de que usted y su equipo comiencen a experimentar de maneras fascinantes y complejas con las células madre? ¿Qué suele pasar?

Rohula panadero: Entonces, lo que sucede es que esto sucede muy temprano en usted, en mí o en nuestros hijos: están formando los dientes y especialmente la dentina y el esmalte durante el desarrollo fetal. Esto ocurre principalmente en el útero de la madre. Desafortunadamente, algunas enfermedades genéticas, la llamada melanogénesis deficiente, presentan mutaciones que pueden causar problemas con este proceso en el útero de la madre y en el feto.

Molinero: ¿Y tengo razón en que cuando los dientes emergen de las encías, creo que la palabra técnica es que la composición del esmalte está bien hecha en ese punto?

Rohula panadero: correcto. Entonces, el esmalte es fabricado por células especiales y esta célula se llama ameloblasto. Estos ameloblastos sólo están presentes en nuestro cuerpo cuando desarrollamos esos dientes durante el desarrollo fetal, antes de que aparezcan nuestros dientes permanentes. Después de eso, este tipo de células desaparecen. Es necesario para hacer esmalte. Obviamente no tenemos nada en nuestro cuerpo que pueda producir más esmalte. El esmalte producido por los ameloblastos en nuestros dientes permanentes se produjo en una etapa muy temprana de nuestra evolución. Una vez que emerjan los dientes permanentes, como dije, no se producirá más esmalte en nuestro cuerpo.

Molinero: Cuando comencé a investigar estas células, entendí que algunos de los primeros dientes que estudié eran en realidad los de sus hijos. ¿Cómo llegó a ser eso?

Rohula panadero: Ese es un buen punto, que tengo una conexión muy personal con esto. Trabajo como codirector del Stem Cell Institute y estoy realmente interesado en la regeneración basada en células madre y la producción de diferentes tipos de células. Uno de estos tipos de células, el órgano que se fabrica, son nuestros dientes. Y realmente no había una manera de analizar, de entender cómo necesitábamos dirigir las células madre para producir cualquier célula en el diente. Pero luego quedó claro que nuestros hijos, realmente mis hijos, mi hija primero, estaban entrando en la etapa de muerte en la que les extraían las muelas del juicio. Es realmente un proceso muy desgarrador. Y luego, cuando llegó el turno de mi hijo, se encendió una bombilla y pensamos que tal vez podríamos beneficiarnos, tal vez podríamos convertir algo que no era divertido en algo más divertido.

Así es, si llega el momento de extraerte las muelas del juicio, podrás proteger los tipos de células que se encuentran allí, que se denominan células madre para el resto de los dientes. Estas son células madre que pueden producir parte de los dientes y pueden ser muy útiles, y eso fue muy emocionante. Y estas células, las células madre de la pulpa dental, en realidad pueden producir otro tipo interesante de células, los odontoblastos. Esto forma la otra capa protectora, la dentina. Pero desafortunadamente, en esos dientes ya no se pueden encontrar ameloblastos. Por lo tanto, realmente se necesitan tanto odontoblastos como ameloblastos para formar el diente perfecto. Necesitas esas herramientas. Aquí es donde dimos un paso adelante y nos dimos cuenta de que, aunque es muy emocionante poder analizar y comprender las células madre presentes en las muelas del juicio, todavía no son suficientes para regenerar la muela.

Molinero: ¿Lo que significa que se necesitan células madre embrionarias para obtener las células que producen el esmalte?

Rohula panadero: bien. En realidad, hay dos cosas. Primero, necesitábamos entender. Como dije, mi laboratorio y el Stem Cell Institute aquí en Seattle en la Universidad de Washington realmente se especializan en la regeneración celular a partir de células madre pluripotentes. Hoy en día utilizamos principalmente las llamadas células madre pluripotentes inducidas. Esto es muy hermoso. Se elabora mediante reprogramación a partir de células sanguíneas y es multipotente y puede elaborarse a partir de cualquier individuo que necesite regeneración. Entonces puedes producir estas células madre pluripotentes. Pero la pregunta ahora era: ¿cómo dirigimos estas células madre pluripotentes para que se conviertan en mieloblastos?

Molinero: Permítanme asegurarme de que lo entiendo y que nuestra audiencia lo entienda. Estas son células madre pluripotentes, son células madre que pueden convertirse en todo tipo de células, pueden convertirse en todo tipo de órganos (como) el hígado, el cerebro, la piel o el globo ocular. La pregunta es ¿cómo haces para que se conviertan en dientes? La pregunta para mí es: ¿puedes explicar cómo hacer esto de una manera que podamos entender?

Rohula panadero: Sí, en realidad, entonces no teníamos las pautas, el plan. No sabíamos qué agregar al medio para que estas células fueran el tipo correcto de células. Pero luego recibimos ayuda del desarrollo técnico que ocurrió aquí en Seattle, en el noroeste del Pacífico, donde a la gente le encanta colaborar. Hay varios institutos. Está el Instituto de Células Madre, el Instituto de Diseño de Proteínas y luego está el instituto de secuenciación de alta tecnología. De este modo, pudimos analizar embriones humanos en desarrollo temprano, su ARN y los genes que se expresan en estas células específicas en etapa temprana. Y ahora podemos tomar nuestras células madre pluripotentes, iPSC, y darles algún liquen natural o luego utilizar el Instituto de Diseño de Proteínas y utilizar inteligencia artificial para crear moléculas completamente nuevas e incluso mejores que pongan en marcha a estas células.

Molinero: ¿Con qué terminaste? Quiero decir, ¿puedes describir estos ameloblastos (las células de los embriones en desarrollo que producen el esmalte) y lo que finalmente les hiciste producir?

Rohula panadero: Esta es una buena pregunta. Entonces ellos mismos, si los dejas en el espacio tridimensional, forman lo que se llama orgánulos: producen amiloplastos que son polares. En teoría, podrían secretar esmalte por un extremo, pero no es así. Entonces hicimos esta gran bola, orgánulos de ameloblastos, y vimos que las proteínas del esmalte se producían en las células, pero no salían. Entonces nos dimos cuenta de que esto no es lo que sucede en la naturaleza. Lo que ocurre en la naturaleza es que estos ameloblastos entran en estrecho contacto con otro tipo de célula, recordemos el odontoblasto. Así que tuvimos que presentarle el ameloblasto a este amigo, el odontoblasto. Estas dos células crearon el organoide que ahora comienza a secretar proteínas que producen esmalte, el material externo de los dientes.

Molinero: Así que al principio pude hacer esmalte, pero no estaba al lado de otra celda necesaria para hacer algo que normalmente estaría esmaltado. De hecho, tenías que juntarlos. Cuando dices «excreción», ¿se trata simplemente de extruir un desastre del esmalte o se trata de hacer que el esmalte, digamos, tenga la forma de un diente? ¿Puedes usar este material o es solo el producto terminado tal como está?

Rohula panadero: Realmente buena pregunta y ahí es exactamente donde nos encontramos ahora. Hubo todos estos pasos y obstáculos, pero ahora estamos en un punto en el que estas células en realidad están haciendo lo que se supone que deben hacer, que es secretar esta proteína. Pero ahora realmente tenemos que hacer un diente. Aquí es donde estamos ahora. Ahora queremos reclutar más científicos jóvenes para que se unan a esta investigación y convertirnos en una especie de laboratorio de investigación dental del siglo XXI aquí en la Universidad de Washington porque ahora vemos hacia dónde nos lleva esto. De hecho, sentimos que esta es la realidad, pero aún no hemos llegado a ese punto.

Molinero: Bien, ¿cuál es el sueño?

Rohula panadero: El sueño es que puedas utilizar estas membresías de tres maneras. El primer sueño que esperamos se haga realidad, relativamente pronto, es tener esta pequeña fábrica de materiales orgánicos que hagan esmalte para luego tomar el esmalte y recubrir los dientes que tienen pequeñas grietas con el material de esmalte hecho naturalmente. Ese sería el número uno. Lo segundo es que tomamos los orgánulos y, en el desafortunado caso de lesiones que sufrimos, tal vez podamos insertar estos orgánulos en las cavidades y hacer que produzcan el tipo correcto de material en el lugar correcto.

Molinero: Entonces habrá un empaste que crea nuevo esmalte. Creo que te vi describirlo como un relleno vivo.

Rohula panadero: correcto. Me encanta eso. Sí. Creo que los empastes vivos son una forma muy refrescante de pensar sobre la odontología, ¿no crees?

Molinero: ¿Qué has oído de los dentistas sobre este tema?

Rohula panadero: Hay una especie de dos grupos. Hay muchos dentistas que ven esto como algo muy interesante. Hubo dos dentistas que formaron parte de este proyecto y de este artículo que acabamos de publicar. Ambos dicen que saben que tan pronto como ven a un paciente con una caries y comienzan a perforar por primera vez, saben que ese es el comienzo del ciclo de muerte del diente. Nunca mejora. Y empeora, y como sabemos, obtenemos el relleno y dura 10 años y luego hay que hacer el siguiente paso y así sucesivamente. Entonces, este tipo de dentistas están muy entusiasmados con la idea de que tal vez, finalmente, podamos hacer algo más que simplemente llenar el agujero con material. Pero, por supuesto, también están los detractores, que dicen que esto es un sueño. Estoy de acuerdo en que es un sueño, pero soy un soñador y quiero hacer realidad este sueño.

Molinero: Hannele Ruhola Becker, muchas gracias por acompañarnos.

Rohula panadero: gracias. Adiós.

Molinero: Hannele Ruhola-Becker es profesora de bioquímica y directora asociada del Instituto de Células Madre y Medicina Regenerativa de la Universidad de Washington.

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