Zum ersten Mal hat eine neue Studie gezeigt, dass es möglich ist, Low-Power-Laser zu verwenden, um Stammzellen im Körper zu spornen, um neues Gewebe zu bilden, in diesem Fall, um Dentin in den Zähnen zu regenerieren. Die Harvard-geführte Mannschaft sagt, dass ihre Arbeit die Grundlage für eine Fülle von neuen klinischen Anwendungen für heilende Wunden, regenerierende Knochen und Zähne und vieles mehr.

Älterer Autor David J. Mooney, der Robert P. Pinkas Familienprofessor für Bioengineering an der Harvard School of Engineering und Angewandte Wissenschaften ist, und Kollegen berichten über ihre Studie in der Zeitschrift Wissenschaft Translational Medicine .

Sie beschreiben nicht nur, wie sie Low-Powered Laserlicht verwendet, um menschliche Dentalstammzellen zu spinnen, um Dentin zu bilden - das knochenharte Gewebe, das den Großteil der Zähne ausmacht - aber auch die präzisen molekularen Mechanismen.

Derzeit, wenn man Stammzellen verwendet, müssen die Wissenschaftler sie aus dem Körper entfernen, mit ihnen im Labor arbeiten und sie dann wieder in den Körper legen. Die Umsetzung der Ergebnisse der Forschung mit diesem Ansatz für die Klinik beinhaltet zahlreiche Hürden - sowohl regulatorische als auch praktische.

Aber die laserbasierte Methode, auf die das Harvard-geführte Team arbeitet, sollte viel einfacher in die Klinik übersetzen, wie Prof. Mooney erklärt:

Unsere Behandlungsmethode stellt dem Körper nichts Neues vor, und Laser werden routinemäßig in Medizin und Zahnmedizin eingesetzt, so dass die Barrieren für die klinische Übersetzung gering sind. Es wäre ein wesentlicher Fortschritt auf dem Feld, wenn wir die Zähne regenerieren können, anstatt sie zu ersetzen."

Die Arbeit begann, als der Bleiautor und der Zahnarzt Dr. Praveen Arany in den Molaren der Laborratten Löcher bohrten. Dr. Arany behandelte die Zahnpulpe, die adulte Stammzellen mit niedrig dosiertem Laserlicht enthält, versiegelte sie mit temporären Kappen und hielt dann die Tiere bequem und gesund und wartete.

Zwölf Wochen später, als er die Ergebnisse mit hochauflösenden Röntgenbildgebung und Mikroskopie untersuchte, fand Dr. Arany, der ein Assistant Clinical Investigator bei den National Institutes of Health (NIH) ist, die Laserbehandlung, die die Dentinbildung ausgelöst hat.

Nach diesem frühen Erfolg hat das Team es in die nächste Etappe gebracht, indem er eine Reihe von Experimenten mit kultiviertem Gewebe durchführt, um herauszufinden, was auf molekularer Ebene geschieht, wenn Laserlicht eine neue Gewebebildung auslöst.

Der zugrunde liegende molekulare Mechanismus ist ein Dominoeffekt von Laserauslöser zu Dentin

Sie entdeckten, dass ein gemeinsames regulatorisches Zellprotein namens Transformation Wachstumsfaktor beta-1 (TGF-β1) eine Schlüsselrolle bei der Auslösung von Zahnstammzellen, um in Dentin zu wachsen.

Die Forscher wollen nun menschliche Versuche für die Laserbehandlung beginnen und planen derzeit die erforderlichen Sicherheits- und Wirksamkeitstests.

Bis ein Molekül kommt und es aktiviert, existiert TGF-β1 im Standby-Modus. Was das Team entdeckt hat, ist ein Dominoeffekt, der beginnt, wenn das Laserlicht reaktive Sauerstoffspezies (ROS) induziert und diese wiederum den TGF-β1-Komplex aktivieren, der dann die Stammzellen auslöst, um in Dentin zu differenzieren. ROS sind chemisch aktive sauerstoffhaltige Moleküle, die in vielen Zellfunktionen eine Schlüsselrolle spielen.

Die Entdeckung ist bedeutsam, weil sie wissenschaftlich bestätigt, was schon immer von gemeldeten Anekdoten über eine Low-Level-Lichttherapie, auch als Photobiomulation bekannt, geglaubt wurde. Seit den 1960er Jahren gab es anekdotische Berichte von Ärzten, die mit Laserlicht bemerkenswerte Ergebnisse erzielen, wie z. B. verjüngende Haut, stimulierendes Haarwachstum und andere Wunder.

Es ist auch interessant, dass die gleiche Art von Lasertherapie verwendet werden kann, um unerwünschte Haut Material und Haare zu entfernen - es hängt alles davon ab, wie Sie den Laser verwenden.

Die Studie hilft, einige der inkonsistenten Beweise für die klinischen Effekte von Low-Power-Lasern auf Gewebe zu klären und markiert das erste Mal, dass Wissenschaftler mit den zugrunde liegenden molekularen Mechanismen in Berührung gekommen sind.

Studie fügt "einfaches aber leistungsfähiges Werkzeug" zur Geweberegenerations-Toolbox hinzu

Don Ingber, Gründungsdirektor des Wyss-Instituts, der dazu beigetragen hat, die Studie zu finanzieren, sagt: "Die wissenschaftliche Gemeinschaft erforscht aktiv eine Reihe von Ansätzen zur Verwendung von Stammzellen für Geweberegenerationsbemühungen" und mit dieser neuen Studie, Prof. Mooney und seinem Team Haben "ein innovatives, nichtinvasives und bemerkenswert einfaches, aber leistungsstarkes Werkzeug für die Toolbox hinzugefügt."

Dr. Arany will nun mit menschlichen Studien beginnen und arbeitet derzeit mit anderen zusammen, um die geforderten Sicherheits- und Wirksamkeitstests zu planen. Er sagt, sie sind auch "begeistert über die Erweiterung dieser Beobachtungen auf andere regenerative Anwendungen mit anderen Arten von Stammzellen."

Neben dem Wyss-Institut, dem National Institute of Dental und Craniofacial Research der NIH und verschiedenen Quellen in Harvard, half die Studie zu finanzieren.

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