Прощай, вставная челюсть. Ученые придумали альтернативу зубным имплантатам

Вырастить человеческие зубы удалось только через десять лет после успешного эксперимента с крысами. В 2013 году китайские исследователи из Института биомедицины и здравоохранения в Гуанчжоу выделили из человеческой мочи индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, способные трансформироваться в ткань любого типа. Затем смешали их сразу с несколькими биоматериалами и ввели в организм подопытных мышей. Спустя три недели у грызунов появились структуры, напоминающие зубы. В них были зубная пульпа, дентин — твердая зубная ткань — и клетки, формирующие эмаль. Правда, критики указывали, что моча — сомнительный источник стволовых клеток, а сам опыт никто не повторил.

Примерно в то же время в Королевском колледже в Лондоне получили химерные получеловеческие-полумышиные зубы. Для этого взяли эпителиальные клетки десны взрослых людей и ввели их в зародышевую соединительную ткань грызунов, потом пересадили мышам, у которых через несколько недель образовались гибридные зубы с жизнеспособным корнем. Но эта методика не могла составить конкуренцию зубным имплантатам, отмечали авторы работы. Слишком сложная, дорогостоящая и непредсказуемая — стволовые клетки, выращенные в пробирке, часто были нежизнеспособными.

Ученые из Колумбийского университета (США) разработали технологию, не требующую выделения плюрипотентных стволовых клеток. Организм сам выращивает новый зуб.

На месте удаленного устанавливают напечатанный на 3D-принтере каркас из полимеров и гидроксиапатита (кальцийсодержащего минерала) с закрепленными на нем молекулами факторов роста и белков BMP7. С одной стороны, они должны привлечь к лунке стволовые клетки прямо из организма, с другой — способствовать их превращению в новый зуб.

Так исследователям удалось создать зубные структуры у 22 крыс и одного добровольца. Через девять недель каркасы во рту подопытных покрылись клетками дентина, но о полном восстановлении зубов говорить еще рано.

Британские ученые предлагают использовать для новых резцов, клыков и моляров стволовые клетки, которые присутствуют в основании зубов и могут генерировать все типы зубных тканей. По невыясненным пока причинам эти клетки не участвуют в починке и замене больных или удаленных зубов. Хотя у некоторых млекопитающих, например верблюдов, лам, крыс, они могут быть активны в течение всей жизни. Благодаря им организм поддерживает оптимальную длину зубов.

В 2014 году исследователи Гарвардского университета сумели разбудить эти стволовые клетки у мышей с помощью ультразвука. В результате уже через сутки после облучения клетки стали превращаться в дентин, эмаль и другие компоненты зубной ткани. Но полноценный зуб так и не сформировался.

Пять лет спустя специалисты университета Плимута предположили, что для успеха не хватило повышенной активности нескольких генов и сигнальных молекул, управляющих ростом зубов. Прежде всего речь идет о белковой сигнальной молекуле Dlk1. У млекопитающих она влияет на количество дентина, производимого зубными стволовыми клетками.

Сразу в нескольких экспериментах стволовые клетки активно делились в питательной среде, насыщенной белком Dlk1, трансформируясь в дентин и ткани другого типа. Когда же ученые заполнили отверстия в крысиных зубах смесью, содержащей Dlk1, уже через несколько дней у животных зажили пульпы и восстановился дентин. Авторы работы планируют в ближайшее время протестировать эту методику на людях.

Исследователи из лаборатории клеточной биотехнологии Московского государственного медико-стоматологического университета создают в пробирке мышиные зубы из зубного зачатка, взятого у эмбриона. Пересаженные в лунку челюсти вместо удаленных, они прекрасно приживаются. Эти эксперименты помогут ученым понять, как в принципе растет зуб, в том числе у человека.

Ученые из Дальневосточного федерального университета совместно с японскими коллегами выяснили, что вырастить полноценный человеческий зуб лишь из стволовых клеток невозможно. Требуются и другие клетки, в частности, отвечающие за формирование разных частей зачатка зуба.

Большинство искусственно выращенных зубов лишены эмали. Установлено, что для нее нужны хромофобные клетки, присутствующие не только в месте формирования зубов эмбриона, но и там, где эпителий ротовой полости переходит в эпителий развивающейся пищеварительной трубки. Это значит, что новый биоинженерный подход, основанный на работе российских исследователей, позволит выращивать не только зубы, но и органы для трансплантации в гастроэнтерологии.

Сейчас ученые научились создавать намного более прочные зубы с корнями, которые развивают здоровое кровоснабжение и нервные связи, благодаря чему прекрасно приживаются в челюстях животных. До массовых экспериментов на людях дело пока не дошло, но в ближайшие лет десять мы можем увидеть быстрый прогресс в этом направлении.