Hampaiden uusiutumisesta vastaavien kantasolujen merkkigeeni löytyi

Väitöskirja tarkastettiin 6.6.2014 Helsingin yliopistossa

Sox2⁺ stem and progenitor cells in tooth renewal and odontogenic tumors

Vastaväittäjä: Mina Mina, professori, University of Connecticut Health Center, USA

Kustos: David Rice, professori, Helsingin yliopisto

Esitarkastajat: Janna Waltimo-Sirén, dosentti, Helsingin yliopisto, Kirmo Wartiovaara, dosentti, Helsingin yliopisto

Ohjaajat: Irma Thesleff, akateemikko, Helsingin yliopisto, Frederic Michon, dosentti, Helsingin yliopisto

Kantasolut ovat erilaistumattomia soluja, jotka tuottavat uusia soluja kudosten tarpeisiin. Kantasolujen toiminnan ymmärtäminen on tärkeää, sillä sen häiriöt voivat estää kudosten normaalin kehityksen ja toiminnan sekä johtaa liialliseen solujen jakautumiseen ja kasvainten muodostumiseen. Aikuisen kantasolut ovat kudosspesifisiä, ja niitä on löydetty monista nopeasti uusiutuvista kudoksista. Myös hampaiden uusiutuminen perustuu kantasolujen toimintaan. Ihmisellä hampaat vaihtuvat vain kerran elämässä, mutta joillakin eläinlajeilla ne uusiutuvat jatkuvasti – joko vaihtumalla, kuten matelijoilla, tai jatkuvasti kasvamalla, kuten jyrsijöillä. Hampaiden kantasolujen tarkempaa tutkimusta on kuitenkin hidastanut se, ettei niiden tunnistamiseen soveltuvaa spesifistä merkkigeeniä ole löydetty.

Tässä väitöskirjatyössä määritettiin merkkigeeni hampaan kantasoluille hyödyntämällä hiiren jatkuvasti kasvavan etuhampaan tyviosan kantasoluja. Tämän jälkeen merkkigeenin esiintymistä tutkittiin hammasepiteelissä hampaiden jatkuvan kasvun, vaihtumisen sekä hammasperäisten kasvainten muodostumisen yhteydessä eri eläinlajeilla sekä ihmisellä.

Tulosten perusteella transkriptiotekijä Sox2 on hiiren etuhampaan epiteliaalisten kantasolujen spesifinen merkkigeeni. Tämä vahvistettiin osoittamalla, että Sox2-positiiviset kantasolut tuottavat kaikki hampaan epiteliaaliset solulinjat, mukaan lukien kiillettä muodostavat ameloblastit. Jotta saataisiin selville, osallistuvatko Sox2⁺-kantasolut myös hampaiden vaihtumiseen, Sox2:n ilmentymistä tarkasteltiin kahdessa erityyppisessä hampaiden uusiutumismallissa. Ensimmäisessä mallissa tutkittiin hampaiden vaihtumista ihmisellä, hillerillä sekä viidellä eri matelijalajilla. Toisessa mallissa tutkittiin takimmaisten poskihampaiden muodostumista hiirellä ja hillerillä. Sox2 ilmentyi hammasepiteelin uudismuodostukseen kykenevissä kantasoluissa kaikilla tutkituilla lajeilla. Tämä on mielenkiintoista siksi, että Sox2:n ilmeneminen näissä tietyissä hammasepiteelin soluissa vaikuttaa säilyneen evoluutiossa, ja siksi kapasiteetti hampaiden jatkuvaan muodostukseen saattaa olla piilevänä jäljellä myös ihmisellä. Koska Sox2⁺-soluilla on kyky muodostaa hammasepiteeliä jatkuvasti, tutkimmekin lisäksi, voisiko Sox2 ilmentyä ihmisellä myös hammasepiteelistä peräisin olevissa kasvaimissa. Osoittautui, että Sox2 ilmentyy ameloblastoomassa, ja lisäksi ilmentyminen säilyy kehittyvän kolmannen poskihampaan hammaslaminan jäänteissä, joista amelobastooma mahdollisesti saa alkunsa.

Tämän väitöskirjan tulokset osoittavat, että Sox2⁺-kantasoluilla on kyky muodostaa jatkuvasti uusia hampaita monenlaisissa hampaiden uusiutumismekanismeissa, ja että hammasepiteelin Sox2⁺-solut saattavat olla osallisina ameloblastooman synnyssä. Hampaiden kantasolujen uusiutumiseen ja erilaistumiseen liittyvien solu- ja molekyylimekanismien ymmärtäminen on välttämätöntä, jotta voidaan kehittää uudenlaisia hampaiden regeneratiivisia hoitomuotoja ja saada tarkempaa tietoa hammasperäisten kasvainten patogeneesista.

Väitökseen johtaneet tutkimukset on tehty Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutissa.

Verkkojulkaisun osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-9924-3