Ist es möglich, Zähne nachwachsen zu lassen? Vielversprechende Forschung in der regenerativen Zahnmedizin

Die heute bei der Behandlung von Zahnverlust und Karies verwendeten Füllungen, Kronen und Implantate bieten Millionen von Menschen wichtige Lösungen. Diese Methoden konzentrieren sich jedoch meist auf die Reparatur des Schadens; sie stellen die biologische Funktion des Zahns nicht vollständig wieder her. Aus diesem Grund arbeiten Wissenschaftler in verschiedenen Forschungszentren weltweit an Methoden, die es dem Zahngewebe ermöglichen könnten, sich selbst zu regenerieren, oder die Entwicklung neuer Zähne im Labor ermöglichen könnten.

Im Zentrum der Forschung steht die regenerative Medizin. Das Ziel ist es, die Neubildung von Gewebe, das durch Karies verloren gegangen ist, zu fördern, die Reparatur grundlegender Zahnstrukturen wie Zahnschmelz und Dentin zu ermöglichen und langfristig fehlende Zähne biologisch zu ersetzen. Experten zufolge ist dieses Ziel noch nicht in die klinische Anwendung übergegangen; die Laborergebnisse werden jedoch im Hinblick auf die Zukunft der Zahnmedizin aufmerksam verfolgt.

Die Biochemikerin Hannele Ruohola-Baker vom Institut für Stammzellen und regenerative Medizin der University of Washington in den USA berichtet, dass sie häufig Nachrichten von Personen erhält, die an Experimenten teilnehmen möchten, die dabei helfen könnten, ihre Zähne nachwachsen zu lassen. Laut Ruohola-Baker zeigt dieses Interesse, wie hoch die Erwartungen an dauerhaftere und biologische Lösungen in der Zahnmedizin sind.

EIN ZIEL JENSEITS DER FÜLLUNG

Zahngesundheit wird nicht nur auf Ästhetik oder die Kaufunktion beschränkt gesehen. Zahnfleischerkrankungen und Bakterien im Mundraum werden mit Herzerkrankungen, Atemwegsinfektionen und einigen neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Zahnverlust kann die allgemeine Lebensqualität beeinträchtigen, indem er die Ernährung, das Sprechen, das Lächeln und das soziale Leben beeinflusst.

Obwohl bestehende Behandlungen diese Probleme lindern, haben sie ihre Grenzen. Die Lebensdauer von Füllungen variiert je nach verwendetem Material und der Mundpflege des Patienten; einige Füllungen müssen im Laufe der Jahre erneuert werden. Implantate sind zwar eine starke Option bei fehlenden Zähnen, ahmen jedoch die Nerven- und Gewebestruktur eines natürlichen Zahns nicht vollständig nach. Daher wenden sich Forscher Ansätzen zu, die nicht nur die Lücke schließen, sondern versuchen, das eigene Gewebe des Zahns wieder aufzubauen.

Die Arbeit von Prof. Anne George vom Campus Chicago der University of Illinois konzentriert sich auf die Fähigkeit der Dentinschicht des Zahns, sich selbst zu reparieren. Dentin ist die Schicht unter dem Zahnschmelz, die empfindlicher gegenüber Karies ist als der Schmelz selbst. George und ihr Team untersuchen die Proteine, die eine Rolle beim Wachstum, der Mineralisierung und der Reparatur von Schäden am Dentin spielen. Diese Erkenntnisse könnten die Grundlage für zukünftige Behandlungen bilden, die es ermöglichen, durch Karies entstandene Hohlräume durch die Produktion von neuem Dentin zu schließen.

Das Team von Ruohola-Baker arbeitet an einem weiteren Ziel, das als „lebende Füllungen“ bezeichnet werden könnte. Bei Untersuchungen an gespendeten Weisheitszähnen wurde beobachtet, dass die Ameloblasten-Zellen, die den Zahnschmelz bilden, nach dem Durchbruch des menschlichen Zahns verschwinden. Das Team erzeugte im Labor Zahn-Organoide, die Schmelzproteine absondern, indem es Stammzellen durch chemische Signale in ameloblastenähnliche Zellen und dentinproduzierende Odontoblasten umwandelte.

Das erste praktische Ziel dieses Ansatzes ist die Verwendung schmelzähnlicher Proteine bei rissigen oder beschädigten Zähnen. Das fernere Ziel ist die Platzierung von biotechnologisch hergestellten Zellen in den Mund des Patienten, die die Zahnentwicklung einleiten könnten, wobei der Prozess ähnlich wie bei der natürlichen Entwicklung ablaufen würde.

DER LANGE WEG VOM LABOR ZUR KLINIK

Auch die Arbeiten zum vollständigen biologischen Ersatz fehlender Zähne schreiten in verschiedene Richtungen voran. Ana Angelova Volponi vom King’s College London in Großbritannien schätzt, dass im Labor entwickelte Zähne eine haltbarere und biologischere Alternative zu Implantaten sein könnten. Volponis Team gelang es, hybride zahnähnliche Strukturen mit lebenden Wurzeln zu erzeugen, indem sie Zellen aus menschlichem Zahnfleischgewebe mit zahnformenden Zellen von Mäusen kombinierten.

Die Arbeit von Prof. Pamela Yelick von der Tufts School of Dental Medicine konzentrierte sich auf die Bildung zahnähnlicher Strukturen durch die Kombination von menschlichen und Schweine-Zahnzellen. In Experimenten mit Yucatán-Minischweinen entstanden auf biotechnologisch hergestellten Gerüsten, die die Umgebung eines sich entwickelnden Zahns nachahmen, zahnähnliche Strukturen. Yelick bewertet diese Ergebnisse als „Prinzipienbeweis“ dafür, dass die Methode funktionieren könnte.

Dennoch erwarten Experten nicht, dass das Nachwachsen von Zähnen in naher Zukunft zu einer Routinebehandlung wird. Bevor sie am Menschen angewendet werden können, sind weitere Laborstudien, Tierversuche, Sicherheitsbewertungen und klinische Studien erforderlich. Ruohola-Baker betont, dass Studien an nicht-menschlichen Primaten ebenfalls ein wichtiger Schritt in diesem Prozess sein werden.

Die Forschung in der regenerativen Zahnmedizin ist nicht nur für Zahnbehandlungen wichtig, sondern auch für das Verständnis, wie sich Hart- und Weichgewebe gemeinsam entwickeln. Wissenschaftlern zufolge wird es Zeit brauchen, bis sichere, nachhaltige und zugängliche Behandlungen erreicht werden; Lösungen, die Karies mit eigenem Gewebe reparieren oder biologische Äquivalente für fehlende Zähne produzieren, sind jedoch nicht mehr nur Science-Fiction.