Phát hiện tế bào gốc có thể tái tạo răng và xương

Có thể dễ dàng nhận thấy rằng việc thay thế răng bị mất hiện nay chủ yếu dựa vào các giải pháp nhân tạo như cấy ghép (implant) và răng giả. Mặc dù các phương pháp này khôi phục hiệu quả chức năng và thẩm mỹ, chúng không thể tái tạo hoàn toàn cảm giác tự nhiên, sự tích hợp sinh học hay cấu trúc phức tạp của răng thật.

Hạn chế này đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm hiểu cơ chế hình thành răng tự nhiên. Tuy nhiên, quá trình hình thành răng và xương là cực kỳ phức tạp, đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng của nhiều mô, bao gồm cơ quan men răng, tủy răng và các tế bào xương hàm, thông qua các mạng lưới tín hiệu được điều chỉnh tinh vi.

Hiểu rõ được điều này, nhóm nghiên cứu quốc tế do Viện Khoa học Tokyo (Science Tokyo) và Trung tâm Khoa học Sức khỏe Đại học Texas tại Houston dẫn đầu đã dày công nghiên cứu và mới đây đã thành công khi xác định được hai dòng tế bào gốc riêng biệt chịu trách nhiệm hình thành chân răng và xương ổ răng bao quanh để neo giữ răng.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng chuột biến đổi gen và các kỹ thuật theo dõi dòng tế bào tiên tiến. Bằng cách hình dung và theo dõi sự phát triển của tế bào ở vùng chóp chân răng đang phát triển, họ đã xác định được một quần thể tế bào tiền thân trung mô chưa từng được biết đến trước đây, tạo ra hai dòng tế bào gốc khác biệt, mỗi dòng có một vận mệnh chuyên biệt.

Dòng tế bào gốc đầu tiên bắt nguồn từ nhú đỉnh (apical papilla), một cụm mô mềm nằm trong bao biểu mô chân răng. Những tế bào này biểu hiện protein CXCL12, một yếu tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành xương tủy. Thông qua con đường truyền tín hiệu hóa học được gọi là Wnt canonical, các tế bào CXCL12-biểu hiện ở nhú đỉnh có khả năng biệt hóa không chỉ thành tế bào tạo ngà răng (odontoblasts), mà còn thành tế bào tạo xi măng răng (cementoblasts) và thậm chí cả tế bào tạo xương (osteoblasts) trong xương ổ răng dưới điều kiện tái tạo.

Dòng tế bào thứ hai tập trung ở nang răng (dental follicle), cấu trúc dạng túi bao bọc răng đang phát triển và góp phần hình thành cấu trúc neo giữ xung quanh. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng quần thể tế bào biểu hiện protein liên quan hormone cận giáp (PTHrP) có thể biệt hóa thành tế bào tạo xi măng răng, nguyên bào sợi dây chằng và tế bào tạo xương ổ răng. Điều thú vị là sự biến đổi này chỉ xảy ra dưới những điều kiện cụ thể. Các nhà nghiên cứu quan sát thấy con đường tín hiệu Hedgehog–Foxf cần phải được ức chế để thúc đẩy vận mệnh trở thành tế bào tạo xương ổ răng của các tế bào biểu hiện PTHrP trong nang răng, làm sáng tỏ một cơ chế hình thành xương độc đáo và đặc thù của răng.

Phó Giáo sư Mizuki Nagata từ Science Tokyo, đồng trưởng nhóm nghiên cứu kết luận rằng những phát hiện của họ cung cấp một khuôn khổ cơ học cho sự hình thành chân răng và mở đường cho các liệu pháp tái tạo dựa trên tế bào gốc đầy sáng tạo cho tủy răng, mô nha chu và xương. Nghiên cứu đồng hành này đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới việc biến giấc mơ tái tạo răng hoàn chỉnh thành hiện thực.