Células-tronco. Poucas descobertas de pesquisa são tão promissoras quanto à expansão isolada das opções de tratamento médico. Milagrosamente capazes de atuar como transformadores - seja recriando ou se transformando em uma variedade de tipos de células encontrados dentro dos organismos de onde se originam - as células-tronco oferecem à humanidade esperança de algo novo, terapias mais eficazes contra várias doenças crônicas e terminais. E encontrá-los é surpreendentemente fácil.

"As células-tronco podem ser extraídas de quase qualquer tecido vivo, "disse o Dr. James Mah, diretor do programa de educação avançada da UNLV em ortodontia, doutor em cirurgia dentária, e pesquisador odontológico. "Na verdade, as células-tronco podem ser encontradas até mesmo nos tecidos dos mortos. "

Mas apesar de todo o seu potencial, há um problema:"Os maiores desafios das células-tronco são reunir o suficiente para trabalhar e mantê-las viáveis ​​até que sejam necessárias, "Dr. Mah disse.

Ele e o professor de ciências biomédicas da UNLV Karl Kingsley - junto com um punhado de alunos de graduação, graduado, e alunos de pós-doutorado em odontologia - decidiram aceitar este desafio, cortando seus dentes na pesquisa com células-tronco, explorando esses brancos perolados de novas maneiras. No processo, eles desenvolveram um novo método para extrair um grande número de células-tronco que poderiam então preservar de uma fonte surpreendentemente abundante:os dentes do siso.

"Mais e mais adultos - aproximadamente 5 milhões em todo o país - têm os dentes do siso, ou terceiros molares, removido, "Disse Kingsley." Extrair dentes é relativamente comum entre pacientes submetidos a tratamentos ortodônticos. E a maioria desses dentes são saudáveis, contendo polpa de raiz de dente viável que oferece oportunidades para a reprodução de células que foram danificadas ou destruídas por ferimentos ou doenças. "

Um osso duro de roer

A polpa da raiz do dente é o lar de dois tipos de células-tronco apreciadas. O primeiro, células-tronco pluripotentes, têm a capacidade de se tornar qualquer célula do organismo de onde foram retirados. O segundo, células-tronco multipotentes, se transformar em tipos específicos de células dentro desse organismo.

Saber onde encontrar essas células era uma coisa. Recuperando-os, os pesquisadores sabiam, seria outro.

Os métodos comuns para extrair a polpa da raiz envolvem a perfuração, removendo o topo de, ou quebrando o dente. Cada método tem seus prejuízos, Dr. Mah disse, tudo o que leva a uma baixa taxa de recuperação de células-tronco:calor prejudicial da perfuração, elementos corrosivos nos dentes de água são enxaguados, contaminantes de partículas de esmalte, e mais. Portanto, os pesquisadores procuraram descobrir como extrair a polpa de uma maneira que produzisse consistentemente um rendimento maior.

"Inicialmente, a resposta parecia simples:quebrar o dente ao meio como uma noz e remover a polpa, "Dr. Mah disse.

Infelizmente, dentes têm superfícies irregulares e formas não uniformes, então, quebrar dentes geralmente produz o mesmo efeito de estilhaçamento de um martelo, reduzindo assim o número de células-tronco viáveis.

Feliz Ghag, em seguida, um estudante de odontologia trabalhando com o Dr. Mah e Kingsley no projeto, pensei que ele poderia ter solução para o dilema. Ele abordou Mohamed Trabia (reitor associado da Faculdade de Engenharia de UNLV Howard R. Hughes para pesquisa, estudos de pós-graduação, e computação) e Brendan O'Toole (diretor do Mendenhall Innovation Program e pesquisador de engenharia mecânica) para discutir a análise de fratura.

"Happy revisou a literatura sobre mecânica da fratura e decidiu por uma técnica que marcou o dente para permitir uma fratura limpa, semelhante ao processo de corte personalizado de vidro, "O'Toole disse. Depois de algumas discussões, parte do pessoal da Engenharia ajudou Ghag a fabricar o dispositivo.

O instrumento completo, que a equipe de pesquisa apelidou jocosamente de "Tooth Cracker 5000, "usa uma braçadeira para segurar um dente na posição para que uma ferramenta de corte arranhe a superfície e uma lâmina para quebrá-la. O resultado:um dente perfeitamente dividido pela metade, com acesso imediato à polpa da raiz não danificada e não contaminada.

Para O'Toole, esta foi apenas mais uma colaboração de sucesso entre as duas unidades, já que a Engenharia Mecânica já se relacionava com o programa de Ortodontia da Faculdade de Medicina Dentária há alguns anos.

"Ortodontia, por definição, é um tópico de bioengenharia, "O'Toole disse." Eles projetam e colocam mecanismos na boca das pessoas que ajudam a mover os dentes para a posição ideal. A interação entre nossos departamentos faz muito sentido. "

Com o Tooth Cracker 5000 completo, Dr. Mah e Kingsley testaram a taxa de fratura de 25 dentes, alcançar uma taxa de 100 por cento de sucesso. A ideia de fratura e o protótipo do projeto funcionaram perfeitamente.

Escavando para o sucesso

Agora que os pesquisadores venceram o desafio de acessar a polpa da raiz, era para determinar quantas células-tronco viáveis ​​eles poderiam recuperar dos dentes fraturados. Taxas médias de recuperação de celulose empregando métodos de extração comuns (ou seja, quebrando, perfuração, etc.) chegam em cerca de 20 por cento, Dr. Mah observou.

Era hora de testar o valor de seu novo método de fratura. Dr. Mah e Kingsley tingiram 31 amostras de polpa de dentes fraturados para destacar quaisquer células-tronco viáveis ​​que os dentes continham. As células mortas ficavam azuis quando expostas ao corante. As células vivas pareceriam claras.

Eles olharam no microscópio. Oitenta por cento das células extraídas permaneceram claras após a introdução do corante.

"Dizer que os resultados do teste foram promissores é um eufemismo grosseiro, "Dr. Mah disse." Percebemos que havíamos inventado um processo de extração que produzia quatro vezes a taxa de sucesso de recuperação de células-tronco viáveis. A aplicação potencial é enorme. "

Replicando para um dia chuvoso

Depois de dominar o fraturamento e a extração, era hora de a equipe determinar que tipo de células-tronco poderiam ser colhidas e a melhor forma de armazená-las.

As células normais dentro do corpo normalmente morrem após 10 replicações ou passagens, enquanto as células-tronco podem se replicar indefinidamente, Kingsley indicou. Para isolar as células-tronco do resto da polpa da raiz, os pesquisadores colheram células da polpa e as cultivaram em uma placa de Petri. Uma vez que as células cobriram o prato, eles dividiram a cultura ao meio e repetiram o processo entre 10 e 20 vezes.

Ao final da cultura, todas as células não-tronco haviam expirado. Kingsley capturou as células-tronco restantes e coletou seu ácido ribonucléico (RNA), que é convertido em proteínas que se tornam biomarcadores que sua equipe poderia usar para caracterizar cada tipo de célula-tronco e sua respectiva taxa de replicação.

"Cientistas de todo o mundo estão tentando descobrir que tipo de células-tronco podem ser induzidas a se tornarem novas células ou diferentes tipos de tecido, ", Disse Kingsley." Já sabemos que algumas populações de células-tronco da polpa dentária podem ser convertidas em neurônios, que podem se tornar terapias para doenças cognitivas como Alzheimer ou Parkinson. "

Kingsley observou que equipes de cientistas de todo o mundo estão trabalhando com modelos animais para testar o uso de células-tronco para tratar doenças neurológicas. As primeiras indicações, ele disse, são positivos. Embora ainda haja necessidade de testes adicionais, Kingsley indicou que o próximo passo lógico nesta pesquisa seria testar células-tronco em humanos para tratar qualquer número de doenças crônicas que as pessoas enfrentam.

"Existem aplicações potenciais de células-tronco para várias doenças, incluindo câncer, artrite, e doenças pulmonares, "Kingsley disse." O próximo desafio é coletar de forma confiável as células-tronco precocemente e armazená-las com sucesso para que possam ser usadas quando necessário. "

Preservando o prêmio

De acordo com vários estudos, o número de células-tronco pluripotentes encontradas nos dentes diminui drasticamente depois que os adultos atingem a idade de 30 anos, Kingsley disse. Contudo, as pessoas podem doar células-tronco encontradas em seus dentes da mesma forma que podem doar seu sangue antes de um procedimento cirúrgico ou preservar seus cordões umbilicais. Se as pessoas optassem por remover os dentes do siso ou fazer um tratamento de canal, suas células-tronco poderiam ser colhidas naquele momento e armazenadas para uso futuro.

A criação dessa possibilidade levou Dr. Mah e Kingsley à próxima etapa de sua pesquisa:o processo criogênico.

"Não há criogênese padrão, ou processo de congelamento, para armazenar células-tronco, "Disse Kingsley." Existem várias organizações que coletam e congelam dentes para uso e estudos futuros, mas não há evidências sobre os efeitos a longo prazo da criopreservação. Ainda não podemos responder por quanto tempo as células sobreviverão. "

Em 2011, a estudante de odontologia Allison Tomlin estudou diferentes populações de células-tronco e sua viabilidade após serem descongeladas. Todos os anos desde então, Kingsley e sua equipe descongelaram uma parte da amostra de Tomlin e avaliaram a viabilidade das células-tronco restantes. Descobertas iniciais - que Kingsley, Tomlin, e R. Michael Sanders (professor de ciências clínicas na faculdade de odontologia) publicou em seu Biomateriais e Biomecânica em Bioengenharia artigo "Os efeitos da criopreservação nas células-tronco mesenquimais derivadas da polpa dentária humana" - indica que as células que se dividem rapidamente têm taxas mais altas de viabilidade ano após ano em comparação com as células que se dividem mais lentamente. Se esses resultados permanecerem constantes, as células-tronco podem ser classificadas antes do processo de congelamento com base em quando podem ser necessárias.

"O trabalho que o Dr. Kingsley e eu estamos fazendo é parte de uma mudança de paradigma, "Dr. Mah disse." Nosso processo de fraturamento pode acelerar o processo de coleta e criogênese, preservando assim uma alta contagem de células-tronco que promove pesquisas sobre como o uso dessas células pode ajudar na cura e potencialmente curar doenças. "