«Пока что все это лабораторные опыты, и нам придется проделать много работы, прежде чем мы сможем применять подобные методики для лечения человека. С другой стороны, уже сейчас можно сказать, что это большой прорыв в регенеративной медицине, который радикально поменяет жизнь пациентов в ближайшем будущем», — заявил Бин Ху (Bing Hu) из университета Плимута (Великобритания).
Зубы человека и других млекопитающих состоят из «мертвой» эмали и нескольких «живых» частей: дентина, пульпы и нервной ткани. Эмаль, в свою очередь, состоит из двух основных элементов — прочных и крайне стойких к действию различных раздражителей нитей из гидроксиапатита, а также скрепляющего их «клея» в виде смеси из различных аморфных минералов.
Этот «цемент» постепенно разъедается, если на поверхности зубов появляются кариозные микробы, выделяющие кислоты, или при механическом повреждении эмали. В возникающих в результате этого микротрещинах поселяются новые колонии бактерий, чье появление ускоряет процесс разрушения зуба и приводит к формированию кариозной полости.
Зубы человека перестают расти еще в детстве, тогда как у многих животных, таких как верблюды, ламы, крысы, мыши и прочие грызуны, часть из них продолжает расти на протяжении всей жизни. Это возможно благодаря тому, что в основании каждого зуба присутствует несколько колоний «взрослых» стволовых клеток, способных производить все типы его тканей.
Эти клетки, как давно знают ученые, присутствуют и в зубах человека, однако они по непонятным пока причинам не участвуют в починке или замене выпавших или удаленных резцов, клыков или моляров. Четыре года назад биологи из Гарварда обнаружили, что их можно заставить это сделать, если обработать стволовые клетки при помощи лазерных импульсов.
Ху и его коллеги открыли сигнальную молекулу Dlk1, которая исполняет схожую функцию в зубах млекопитающих. Она управляет тем, как много дентина производят стволовые клетки, живущие у основания резцов крыс и мышей. Она помогает этим животным поддерживать зубы в оптимальной форме на протяжении всей жизни, удерживая их длину примерно на одной и той же отметке.
Изначально, как отмечают биологи, они искали не подобные белки, а новые типы стволовых клеток, так как уже известные тельца такого рода, встречающиеся в деснах и челюстях, могут регенерировать далеко не все ткани зуба. Вдобавок они оказались неспособными инициировать формирование новых резцов, клыков или моляров.
Для их поиска ученые проанализировали то, какие гены участвуют в формировании «зародыша» зуба, и выделили тот набор участков ДНК, который должен был встречаться у подобных стволовых клеток. Это позволило им найти тельца, играющие роль своеобразных «дирижеров» роста зубных тканей, и вырабатывающие молекулы, управляющие этим процессом.
Внимание ученых привлекло одно из подобных веществ, белок Dlk1. Его появление в питательной среде заставляет стволовые клетки активно делиться и формировать дентин и другие типы тканей, что, как предположили биологи, можно использовать для регенерации поврежденных зубов.
Руководствуясь этой идеей, ученые пробурили отверстия в коренных зубах нескольких крыс и заполнили их двумя составами — препаратом, который обычно применяется для заполнения очищенных каналов при удалении нерва, и его смесью с Dlk1. Во втором случае эта процедура привела к заживлению пульпы и восстановлению дентина, что подтвердило, что данный белок можно применять для восстановления зубов.
В ближайшее время Ху и его коллеги планируют выяснить, как именно Dlk1 пробуждает стволовые клетки и есть ли какие-то опасные побочные эффекты у их активации. Как надеются ученые, эти опыты откроют дорогу для создания технологий по полноценной реставрации зубов.