Регенерация зубов — биоинженерная технология, конечной целью которой является создание/воссоздание (регенерация) полноценных новых здоровых коренных зубов у человека.
Пересадка зубов человеку от эмбрионов В 1980-е и 1990-е годы проводились эксперименты по пересадке зубных зародышей от человеческих эмбрионов. Несмотря на успехиТрансплантация зуба. ., массовой эта технология не стала: одной из причин стали этические аспекты.
Трансплантация зубов
Если зубы выросли в 2 ряда, или зуб испорчен, то на место испорченного зуба стоматолог может хирургическим путём пересадить зуб мудрости или зуб из второго ряда.
Хронология 2002 год — английские учёные научились выращивать практически целые, но непрочные зубы из отдельных клетокВ Великобритании клонировали зубы. .. 2007 год — японские учёные вырастили мышам практически полноценные новые зубы, но без корня. 2009 год — из стволовых клеток были выращены полноценные зубы для мышей, причём удалось вырастить даже зубной корень, что ранее не удавалось. Проблема, однако, состояла в том, что выращенные зубы оказались немного меньше «родных» зубовИз стволовых клеток впервые выращены полноценные зубы. .. 2013 год — китайским учёным удалось вырастить человеческие зубы у мышей, из стволовых клеток, полученных из мочи. 2015 год — учёным удалось вырастить новый молодой зуб на месте старого в пустой альвеоле. Для это они создали каркас зуба из натуральных материалов и вырастили в нём при помощи стволовых клеток и стимулятора роста новый зуб всего за 2 месяца. 2017 год — у мышей при помощи вещества Tideglusib (NP-12, NP031112), используемого как средство борьбы с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями, за счёт ингибирования и связывания белка GSK3 в клетках пульпы зуба удалось стимулировать деление стволовых клеток и направить их развитие по пути одонтобластов — клеток, длинные отростки (трубочки) которых формируют основу дентина. Опыты прошли успешно, что открывает путь к регенерации зубов. 2018 год — искусственный процесс подражает естественному: рекомбинантный эластиноподобный биополимер инициирует и направляет рост нанокристаллов апатита. Похожим образом всё происходит в человеческом организме. 2019 год — молекулярные биологи из университета Плимута (графство Девон, Великобритания) изучали методики, позволяющие «естественным» образом восстанавливать человеческие зубы. Проследив за ростом резцов у мышей, учёные открыли набор генов и сигнальных молекул, управляющих этим процессом. 2020 год — доктор Джереми Мао и его коллеги из Колумбийского университета (США) предложили использовать стволовые клетки для выращивания зубов, при этом отсутствующее костное образование планируется заменять стволовыми клетками. Благодаря этому процесс регенерации и восстановление будут достаточно быстрыми. Чтобы вырастить новые зубы прямо во рту человека на это потребуется, по их данным, около 2,5 месяцев. Другой профессор Джереми Мао (тоже из Колумбийского университета) сделал каркас из натуральных материалов, который по форме был похож на реальный зуб, и поместил в зуб стимулятор роста. Подопытному животному он внедрил зачаток такого зуба в пустую альвеолу. Пористая структура каркаса позволила стволовым клеткам организма животного мигрировать в эту конструкцию. В среднем, в течение девяти недель у испытуемых вырастали зубы, которые идеально приживались с восстановлением периодонтальных связок. 2021 год — японские учёные предложили выращивать зубы с помощью моноклональных антител. Опыты проводились на мышах. Антитела к гену USAG-1 могут стимулировать рост зубов у мышей, при этом одного приёма антитела достаточно, чтобы запустить процесс формирования целого зуба. Старт клинических исследований препарата был запланирован на лето 2024 года, и в случае подтверждения безопасности учёные планируют сделать данную терапию доступной для всех людей к 2030 году. В октябре 2024 года команда Кацу Такахаси (заведующий отделением хирургии полости рта в Медицинском исследовательском институте больницы Китано в Осаке) начала клинические испытания в больнице Киотского университета, вводя взрослым испытуемым экспериментальное лекарство, которое, по их словам, может стимулировать рост третьего набора зубов, который есть у людей и млекопитающих в зачаточном состоянии, но не вырастает в полноценные зубы без медицинского вмешательства. Лекарство блокирует белок USAG-1, который препятствует росту новых зубов.
Эксперименты на животных
Китайские исследователи показали, что для создания органов и тканей, в том числе зубов могут быть использованы стволовые клетки, полученные из мочи. Для начала они превратили клетки, собранные из мочи, в индуцированные стволовые клетки (ИПСК)Zhou T, Benda C, Duzinger S, Et al & Esteban MA(2011) Generation of induced pluripotent stem cells from urine. J Am Soc Nephrol 22: 1221—1228. Затем из культуры клеток ИПСК получили эпителиальные клетки, соединённые между собой в виде плоского листа. Смешав эти клетки с эмбриональными клетками мезенхимы мыши, они пересадили их мышам. Три недели спустя выросло образование, физически и структурно напоминающее человеческие зубы и содержащее пульпу, дентин и клетки, формирующие зубную эмаль. По мнению некоторых учёных, модифицировав этот метод, можно будет создавать биоинженерные зачатки зуба in vitro, а затем трансплантировать их в челюсть пациента, чтобы вырос полностью функциональный зуб.
Способы Наружный — зуб выращивается отдельно и имплантируется пациенту. Внутренний — зуб выращивается непосредственно в полости рта пациента.
Регенерация зубов в природе
Акулы постоянно в течение жизни меняют зубы. У акул, в зависимости от их вида, одномоментно в общей сложности от 280 до 3000 зубов, в течение жизни они теряют как минимум 30 тысяч зубов, максимально — до 280 тысяч. Их зубы регенерируют от нескольких дней до 2-х месяцев.
Крокодилы тоже регенерируют зубы, в течение жизни они меняют около 3000 зубов.
В течение всей жизни меняют зубы цихлиды.
У ламантинов в течение всей жизни на месте потерянных задних зубов вырастают новые.
Примечания
Литература LBOUTOUNNE, H. (2021). Cell Reprogramming Technology Advances and Exploration of Human Teeth Renewal Capacity. Int J Dentistry Oral Sci, 8(2), 1420—1425. Alaohali, A., Salzlechner, C., Zaugg, L. K., Suzano, F., Martínez, A., Gentleman, E., & Sharpe, P. T. (2021). GSK3 Inhibitor-Induced Dentinogenesis Using a Hydrogel. Journal of Dental Research, 00220345211020652. Olaru, M., Sachelarie, L., & Calin, G. (2021). Hard Dental Tissues Regeneration—Approaches and Challenges. Materials, 14(10), 2558. Sharma, D., Mathur, V.P. & Satapathy, B.K. Biodegradable and Biocompatible 3D Constructs for Dental Applications: Manufacturing Options and Perspectives. Ann Biomed Eng (2021). https://doi.org/10.1007/s10439-021-02839-3 Balic, A. (2019). Concise review: cellular and molecular mechanisms regulation of tooth initiation. Stem Cells, 37(1), 26-32. Popa, E. M., Buchtova, M., & Tucker, A. S. (2019). Revitalising the rudimentary replacement dentition in the mouse. Development, 146(3), dev171363. Hermans, F., Hemeryck, L., Lambrichts, I., Bronckaers, A., & Vankelecom, H. (2021). Intertwined signaling pathways governing tooth development: A give-and-take between canonical Wnt and Shh. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 3043. Square, T. A., Sundaram, S., Mackey, E. J., & Miller, C. T. (2021). Distinct tooth regeneration systems deploy a conserved battery of genes. EvoDevo, 12(1), 1-17. Jackman, W. R., Moon, Y., Anderson, D. R., DeFusco, A. A., Nguyen, V. M., Liu, S. Y., … & Jowdry, A. L. (2022). Identification and characterization of a dlx2b cis-regulatory element both sufficient and necessary for correct transcription during zebrafish tooth development. bioRxiv. Kim, E. J., Mai, H. N., Lee, D. J., Kim, K. H., Lee, S. J., & Jung, H. S. (2021). Strategies for differentiation of hiPSCs into dental epithelial cell lineage. Cell and tissue research, 386(2), 415—421.
См. также Трансплантация зубов
Ссылки
Alligators Inspire New Way for Growing Teeth // Discovery, 2013 Wu, P., Wu, X., Jiang, T. X. et al. & Chuong, C. M. (2013). Specialized stem cell niche enables repetitive renewal of alligator teeth. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(22), E2009-E2018. Researchers Grow New Teeth in Mice // Sciencemag, 2009 Lai, W. F., Lee, J. M., & Jung, H. S. (2013) Molecular and engineering approaches to regenerate and repair teeth in mammals. Cellular and Molecular Life Sciences, 1-11. DOI: 10.1007/s00018-013-1518-7 Видео на англ., 2013
Категория:Зубы Категория:Ожидаемые события в медицине Категория:Биоинженерия Категория:Восстановительная стоматология Категория:Медицина Категория:Регенеративная медицина