Ved Avdeling for biomaterialer, ved Det odontologiske fakultet på Universitetet i Oslo forsker man på molekyler som får sår til å gro raskere, og Oscar Villa er en av disse forskerne.
Spesielle egenskaper
Oscar Villa forsker på molekyler som produseres av cellene som lager tenner. Fra umodne tenner kan man lage et uttrekk som kalles emaljematriksderivat (kortform EMD), som i dag er i klinisk bruk ved behandling av tapt tannfeste etter kronisk tannkjøttsykdom (periodontitt). Hos tannlegen heter produktet Emdogain. I naturen er disse molekylene startsignal og veikart for celler som skal lage bindevevet som omgir og fester tenner til kjeven.
EMD består av amelogeniner; proteiner som utviklet seg allerede for 600 millioner år siden, og som blant annet finnes i tenner og skinn hos de aller fleste virveldyr. Hos pattedyr finnes de nesten utelukkende i tenner hvor de er sentrale i dannelsen av tannemaljen, som er det sterkeste biologiske materialet som finnes. Emaljen er faktisk hardere enn rustfritt stål. Forskerne har nå også funnet at EMD- molekylene er svært aktive når nytt bindevev skal dannes og det satte dem på sporet av at EMD kunne brukes til å få sår til å gro bedre. I kliniske studier er det også observert at kirurgiske sår etter tannkjøttoperasjoner med EMD gror raskere og med mindre ubehag enn ubehandlede sår.
Brukes lite utenfor tannlegekontoret
Selv om EMD lenge har vært i bruk hos tannlegen, brukes den i altfor liten grad ved behandling av andre sår. Kliniske forsøk viser at EMD kan ha god effekt også på kroniske sår på hud og i tarmen, men EMD er ikke i bruk ellers i helsevesenet.
– Noe av grunnen til at den ikke blir brukt i større omfang er at virkningsmekanismen er lite kjent og at EMD er kostbart og vanskelig å framstille, forklarer Oscar Villa. I dag produseres EMD fra umodne tenner fra slaktegriser. Amelogenin hos griser og mennesker er nær identisk.
Forstå mekanismene
Sikkerhet, effekt og kostnader er sentrale elementer når legemidler skal videreutvikles. Det har derfor vært et mål for forskerne ved UiO å kartlegge det biologiske grunnlaget for effekten av EMD i sårtilheling. Dersom man kan finne de molekylære mekanismene som er involvert, kan man framstille virkestoffene syntetisk og gjøre dem mer spesifikke, sikrere og rimeligere å produsere. Å forstå hvilke mekanismer som ligger bak effekten av EMD har derfor vært det sentrale i Oscar Villas doktorgradsprosjekt.
Hvordan gjorde han det?
EMD består av mange forskjellige varianter av amelogenin- molekyler. Forskerne har identifisert mange av disse molekylene, og vist at noen få av dem langt på vei kan gjøre samme jobben som hele EMD-blandingen. Villa har testet effekten av disse molekylene på bindevevsceller i kultur, i dyr og i mennesker, og undersøkt hvilke prosesser forbundet med sårtilheling som settes i gang. Ved grundige og gjentatte forsøk har han kartlagt de biologiske prosessene som igangsettes av EMD-molekylene og funnet fram til mekanismer som kan forklare hvordan EMD virker i sår.
Villa har blant annet brukt en rottemodell, der hver rotte fikk to snitt i bløtvevet i ganen. I et av sårene fikk rottene enten EMD-molekyler, mens det andre såret i ganen fungerte som kontroll (ingen behandling), og fikk gro som normalt. Biopsier fra sårene ble deretter studert biokjemisk og i mikroskopet og det viste seg at særlig to av EMD-molekylene påvirket bindevevsdannelse og sårtilheling positivt.
Det ble også hentet prøver fra mennesker som hadde gjennomgått kirurgiske inngrep i tannkjøttet og fått behandling med EMD-molekyler. I disse prøvene har Villa vist at når EMD ble brukt, økte pasientens egen produksjon av signalstoffer som gir beskjed til kroppens reparasjons-celler om at såret må repareres raskt og at betennelsen skal dempes det vil si praksis mindre smerte.
– Til tross for at man så sårene grodde signifikant bedre med de isolerte EMD-molekylene, har man ikke funnet fram til den molekylære nøkkelen, altså reseptoren, som utløser effekten forklarer hovedveileder professor Staale Petter Lyngstaadaas og biveileder professor Janne Reseland.
For dette gjenstår det enda en del arbeid. Villas arbeid utgjør imidlertid et svært godt grunnlag for videre forskning på dette spennende området. På bakgrunn av blant annet denne avhandlingen er det nå mulig å spesifikt søke seg inn på strukturer på målceller som bidrar til EMD- stimulert sårtilheling, utdyper de to veilederne
Hvor kan EMD brukes utenfor tannlegekontoret?
Selv om du gjerne kunne tenkt deg en tube med EMD-salve i medisinskapet hjemme, er ikke små akutte sår hos friske mennesker en stor helserisiko. De som virkelig kunne hatt glede, og behov for en slik gel, er de over 200 000 menneskene i Norge som har kroniske sår som ikke vil gro. Noe av det de er mest redd for, er å få sår på føttene.
Kroniske sår er et folkehelseproblem, og koster samfunnet mange millioner helsekroner hvert år.
I dag består behandling hovedsakelig av at sårene får vanlig sårstell og overvåking. Når sårene blir store og smertefulle og ikke vil gro, ender det ofte med amputasjon av tær og føtter.
– Dersom de anatomiske og biologiske forholdene ligger til rette for det, kunne kanskje behandling med EMD-molekyler hjulpet disse pasientene og gitt dem en langt bedre livskvalitet, avslutter Villa.
Denne avhandlingen har brakt oss et skritt nærmere en forståelse for hvilke komponenter i EMD som er aktive, og hvordan de påvirker biologiske prosesser som fører til en bedre sårtilheling. I neste omgang muliggjør dette kanskje for en rimeligere produksjon av et mer effektivt produkt som kan får stor anvendelse for mange pasienter som i dag ikke har noe godt behandlingstilbud.
Referanser
Villa O, Brookes SJ, Thiede B, Heijl L, Lyngstadaas SP, Reseland JE. Subfractions of enamel matrix derivative differentially influence cytokine secretion from human oral fibroblasts. J Tissue Eng. 2015 Mar 19;6:2041731415575857. doi: 10.1177/2041731415575857
Oscar Villa, Johan C.Wohlfahrt, Odd Carsten Koldsand, Steve J. Brookes, Staale P. Lyngstadaas, Anne M. Aass, Janne E, Reseland. Molecular mechanisms in regenerative periodental theraby. Comparing in vitro and clinical findings.
Submitted.
Villa O, Wohlfahrt JC, Mdla I, Petzold C, Reseland JE, Snead ML, Lyngstadaas SP.Proline-Rich Peptide Mimics Effects of Enamel Matrix Derivative on Rat Oral Mucosa Incisional Wound Healing. J Periodontol. 2015 Dec;86(12):1386-95. doi: 10.1902/jop.2015.150207