– Elinten kehitys käynnistyy kudosten välisten vuorovaikutusten ohjaamana. Tätä solujen välistä kommunikaatiota välittävät signaali- eli viestimolekyylit. Monet kehittyvät elimet tuottavat viestimolekyylejä erikoistuneissa soluryhmissä eli signaalikeskuksissa, jotka säätelevät solujen käyttäytymistä ja erilaistumista ympäröivissä kudoksissa. Hampaiden, karvojen ja mm. maitorauhasten varhaiskehitys on hyvin samanlaista: sikiön pintakerrokseen muodostuu paikallisia paksuuntumia eli plakodeja, jotka kasvavat edelleen silmuiksi. Silmuvaiheen jälkeen näiden elinten kehitys kuitenkin eroaa toisistaan, selittää tutkija Laura Ahtiainen.
– Hampaiden kehityksestä tiedetään, että hammassilmun kärkeen muodostuva, kiillekyhmyksi kutsuttu signaalikeskus on erittäin tärkeä hampaan muotoutumiselle. Vaikka varhaisen hampaankehityksen molekulaarista säätelyä on tutkittu ahkerasti, tiedämme varsin vähän niistä solutason mekanismeista, jotka käynnistävät hampaan kehityksen ennen kiillekyhmyn muodostumista. Aiempien geenitutkimusten perusteella on kuitenkin ehdotettu, että hampaan kehitykseen vaikuttaa myös toinen, varhaisempi plakodin signaalikeskus, mutta sen tarkka luonne, muotoutuminen ja toiminta olivat vielä hämärän peitossa, selittää tutkija Isa Uski.
Signaalikeskus keskeisessä roolissa
Tutkijat Laura Ahtiainen ja Isa Uski Marja Mikkolan ja Irma Thesleffin tutkimusryhmistä käsittelevät tätä kysymystä Journal of Cell Biology -tiedelehdessä äskettäin julkaistussa tutkimuksessaan. Kun solujen jakautumista analysoitiin kehittyvissä hiiren hampaissa, havaittiin, että hammasaihioihin muodostuu ei-jakautuvien solujen joukko. Lukuisten viestimolekyylien läsnäolo todisti, että nämä solut toimivat varhaisena signaalikeskuksena, jonka tutkijat nimesivät initiaatiokeskukseksi.
Kehittyvän hampaan mikroskooppikuvantamisella paljastui, että signaalikeskuksen solut eivät jakaudu missään vaiheessa, eivätkä ne siten suoraan osallistu kasvavan hammassilmun kehitykseen. Sen sijaan signaalikeskus käynnistää hammassilmun muodostumisen ja stimuloi sen kasvua kiihdyttämällä ympärillään olevien solujen jakautumista.
– Tutkimuksen tulokset osoittavat, että varhaisella signaalikeskuksella on keskeinen merkitys hampaan alkukehityksessä ja että se säätelee myös hampaan lopullista kokoa. Tutkimus osoitti myös että ektodysplasiini-niminen viestimolekyyli säätelee initiaatiokeskuksen kokoa ja toimintaa. Tämä auttaa ymmärtämään miksi ektodysplasiinin puutos aiheuttaa ihmisillä hammaspuutoksia, tiivistää Irma Thesleff.
Laura Ahtiainen, artikkelin ensimmäinen kirjoittaja, jatkaa hampaiden kehityksen solubiologisten mekanismien selvittämistä omassa tutkimusryhmässään Biotekniikan instituutissa.
Artikkeli:
Ahtiainen L, Uski I, Thesleff I, Mikkola ML. Early epithelial signaling center governs tooth budding morphogenesis. J Cell Biol 214:753-67 (2016).
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27621364