Процесс лечения и протезирования зубов – процедура малоприятная и, к тому же, довольно дорогая и сопряжена с риском отторжения имплантированного чужеродного материала. Однако решить эту проблему, возможно, удастся благодаря достижениям группы японских медиков Такаси Цудзи из университета наук в Токио. Им удалось вырастить новые зубы из стволовых клеток, причём прямо в ротовой полости.

Сначала опыты, проведенные на лабораторных мышах, позволили вырастить из эмбриональных мезенхимальных и эпителиальных клеток только зародыши зубов с поперечником около 500 микрометров. Учёные определённым образом стимулировали эти стволовые клетки, заставляя их размножаться, а затем впрыскивали в коллагеновый гель, где на протяжении нескольких дней и происходило формирование зародышей зубов, которые исследователи пересаживали в пустые лунки в ротовой полости мышей.

Однако вырастить более-менее полноценные зубы с нормальной структурой и составом им удалось не сразу. Зато в итоге они всё же смогли настолько усовершенствовать процесс, что начали получать из таких зародышей коренные зубы, у которых имелась и эмаль, и дентин, и пульпа, и кровеносные сосуды, и нервы, а также головка и корни. Новые искусственно созданные зубы оказались абсолютно функциональными, ни в чём не уступая настоящим и великолепно справляясь с любой едой мышек.

Описанное достижение, бесспорно, продвигает науку на целый шаг вперёд и даёт возможность выращивать зубы и у человека. Но перед этим необходимо наладить систему контроля роста определённых видов зубов и положения жевательных бугорков на них. На данном этапе ещё не удаётся регулировать ни общий размер зуба (экспериментальные образцы оказались несколько меньше, чем природные зубы мышей), ни ширину его головки, ни скорость роста. Последний аспект связан с тем, что, в отличие от мышей, у человека зубы растут в дёснах целые месяцы, а то и годы.

К тому же, на сегодняшний день единственным источником стволовых клеток для создания зародышей полноценных зубов служат эмбрионы. И хоть этот способ и является самым простым и эффективным, он не приемлем для людей и запрещён во многих странах по этическим соображениям. Поэтому в будущем планируется столь необходимые клетки извлекать, используя совершенно другие ресурсы (к примеру, клетки кожи или зубов мудрости) и во избежание повторной процедуры забора хранить их в замороженном состоянии в условиях специальных криокамер.

Как бы то ни было, предложенная японскими учёными-медиками технология может произвести настоящий фурор в стоматологии, позволив пациентам, наконец, отказаться от столь неудобных мостов, различных имплантов и коронок. Благодаря новым биозубам удастся избежать многих неприятных моментов, связанных с протезированием.

Исследователи же из медицинского центра Колумбийского университета под руководством профессора Джереми Мао для выращивания новых зубов анатомически правильной формы непосредственно во рту пациента за короткие сроки предложили использовать каркасы, имплантируемые в челюстную кость. Однако данная методика, в отличие от предыдущего подхода, предполагает применение чужеродных материалов, так как каркас получают методом трёхмерной печати из двух биосовместимых полимеров: гидроксиапатита и капролактона.

(495) 50-253-50 - бесплатная консультация по лечению стволовыми клетками в Москве и за рубежом

Человеческий организм уникален и сложен. На протяжении жизни у нас растут волосы и ногти, восстанавливаются клетки некоторых органов, например, желудка, кожных покровов, печени и даже костей. Но, думается, все мы с горечью сетовали, что у одного из важнейших компонентов тела – зубов – не предусмотрена возможность возобновляться. Да, конечно, непригодные для жизнедеятельности костные образования сегодня заменяются протезами или имплантатами. Однако они несравнимы с настоящими, подаренными нам природой зубами. На помощь человеку приходит наука, как бы это не звучало банально.

Учеными подсчитано, что за 50 прожитых лет мы лишаемся примерно 8 зубов. Основной причиной их потери является кариес, чаще всего приводящий к удалению этого твердого образования. Поставленные пломбы или протезы не отличаются долговечностью, и поддаются разрушению. Совсем другое дело, когда на месте старого появляется новый свой зубик, белый и красивый. Как же вырастить новые зубы вместо удаленных зубов? Такой проблемой основательно занимаются современные биоинженеры, целью которых является воссоздание зубного материала. Предполагается, что технологией выращивания зубов у человека, мир овладеет в ближайшем будущем. Пока же она находится на стадии совершенствования. Разрабатывается ряд технологий.

Положительными результатами могут «похвастать» следующие методы:

Создание зубов с помощью изменения генов. Каждый из нас прошел стадию смены молочных временных зубов на постоянные. После выпадения первых, их место занимают коренные. Ученых генетиков заинтересовал этот процесс, и они занялись поиском гена, отвечающего за рост и формирование зубной ткани, а так же за прекращение их развития. Если бы такого гена не было, то у нас был бы не один зубной ряд, а, как у акулы – несколько сменяемых. Экспериментальным путем генетикам удалось удалить у мышей такой ген. У подопытных животных стали отрастать новые зубки.

Выращивание зубной ткани с помощью ультразвука. Считается, что этот достаточно оригинальный метод имеет большой потенциал. Суть его состоит в подаче ультразвуковых импульсов на полое место. Стимуляция челюсти и десны заставляет запустить процесс формирования нового зуба.

Регенерация с помощью лазера. Влияние лазерного излучения на стволовые клетки дало возможность активировать их рост, благодаря чему зубной материал начинает восстанавливаться и образуется новый.

Выращивание зубов у человека с использованием стволовых клеток. Сегодня – это, наверное, одна из самых обсуждаемых тем в среде генной индустрии. Известно, что определенные манипуляции со стволовыми клетками позволяют вырастить практически любой орган. Для создания новых зубов могут использоваться клетки, извлекаемые десен или костного мозга. Способы их «добывания» довольно сложны и болезненны. Поэтому о практическом реальном выращивании зубов из стволовых клеток в ближайшем будущем говорить сложно. Однако процесс запущен, и за последние годы ученые выработали несколько способов «программирования» стволовых клеток, включающих механизм восстановления потерявшего свою функциональность образование:

1. Внутренний. Взяв за основу стволовые клетки молочных зубов, их помещают в нужную полость, где они, начав размножаться, создадут новый зуб месяца через 2-3.
2. Внешний. Напоминает выращивание в пробирке. Одними из первых удачные опыты провели японские ученые, которые смогли заменить настоящий орган искусственным. Были взяты специальные клетки. Их поместили в коллагеновый каркас, затем перенесли в органную среду или в капсулу-пробирку. За две недели сформировалась полноценное образование, структурированное из всех составляющих тканей. Имплантат, помещенный в ротовую полость исследуемой мыши, хорошо прижился и отлично функционировал.

Несмотря на открывающиеся перспективы, которые дарит врачам-стоматологам возможность вырастить настоящие зубы заново, специалисты озвучивают рад сопутствующих проблем.
Первая, это как сделать, чтобы стволовые клетки начали делиться в разных направлениях:

а) были определенной формы и конкретного размера;
б) состояли из разных зубных «материалов» (пульпы, дентина, эмали и проч.).
Вторая, это каким способом вживлять их в рот пациента. Ведь нужно, чтобы они принялись, прижились наряду с настоящими. Третья, как новые имплантаты будут питаться – этот природный механизм еще до конца не изучен.

Оптимизм внушает только та активность, с какой ученые занимаются разработкой и введением новейших технологий. Поэтому все человечество ждет с нетерпением момента, когда они научатся выращивать зубы.

Выращивание новых зубов — хоть в три ряда, по желанию, уже не за горами. Ученые обнаружили гены, которые отвечают за формирование зубной эмали и рост целых зубов. И смогли по своему усмотрению либо лишить животных зубов, либо вырастить зубы где попало.

Исследователи из Цюрихского университета (University of Zurich) под руководством профессора Тимиоса Митсиадиса (Thimios Mitsiadis) выяснили, что зачаток лица и зубной системы формируется в период внутриутробного развития из эпителия и мезенхимы зародыша. Нарушение этого процесса приводит к развитию челюстно-лицевых патологий — дефектов развития зубов, заячьей губы и волчьей пасти.

Ученые решили провести исследования на специальных трансгенных мышах, чтобы выяснить схему временного и пространственного вовлечения генов в развитие зубной системы и лица. А заодно и точно определить, какие гены отвечают за кариес и разрушение зубной ткани.

Беззубые мыши

Для эксперимента у подопытных животных искусственно нарушили фактор транскрипции гена Tbx 1. Отсутствие этого гена играет принципиальную роль в развитии синдрома Ди Джоржи, при котором у человека развивается ряд уродств сердца, тимуса, паращитовидной железы, лица и зубов. А также зубной эмали, которую авторы работы называют «самой твердой органической тканью».

Зубная эмаль, по словам исследователей, формируется путем минерализации определенных белков, которые выделяются эпителиальными клетками зуба - амелобластами. Эти клетки производят эмаль до того момента, когда зуб начинает прорезаться из десны.

Выяснилось, что у мышей с отключенным Tbx 1 обнаружился недостаток и в эмали, и в амелобластах. Правда, лабораторные животные прожили не очень долго и ученым пришлось заканчивать эксперимент на долгоживущих культурах тканей, которые и позволили проследить рост зубов до полной зрелости.

Связь между производством эмали и генами обнаружили и коллеги Митсиадиса из Орегонского университета. Правда, по их данным, на нехватку эмали влияет отключение фактора транскрипции другого гена — Ctip 2.

Зубы из стволовых клеток

Ученые из Цюриха также выяснили, что Tbx 1 вовлечен в производство стволовых клеток зубного эпителия, которые в свою очередь формируют амелобласты. Поэтому Митсиадис считает, что в некоторых случаях для восстановительной терапии при генетических аномалиях зубов можно использовать стволовые клетки. «Эти клетки в будущем могут пригодиться для новых технологий трансплантации, - объясняет профессор, — понимание генных механизмов, которые управляют ростом и восстановлением зубов, позволит нам производить новые продукты и ткани для замены травмированных и больных зубов. Хотя только на стволовые клетки ставку делать не стоит».

Мыши с волчьей пастью и акульими зубами

Исследователи из Медицинского центра Рочестерского университета (University of Rochester Medical Center), которыми руководит доктор Руланг Джанг (Rulang Jiang), решили не останавливаться на изучении особенностей происхождения зубной эмали. Они решили узнать, как растут сами зубы . И для этого тоже обратились к периоду формирования лица во время развития плода.

Для науки снова пришлось «страдать зубами» лабораторным мышам. Ученые вывели модифицированных животных, у которых «выключили» ген Osr 2 — по-видимому, «коллегу» Tbx 1. В его «зону ответственности» входила профилактика деформации зубов и появления волчьей пасти — врожденного дефекта, при котором две половины нёба не соединяются, образуя щель.

«Выбивание» Osr 2 привело к тому, что мышата появлялись на свет с волчьей пастью. Помимо этого у них вырастали зубы за пределом нормальной линии роста. Этот факт так заинтересовал Джанга, что он решил оставить волчью пасть на время в покое и сосредоточился на изучении путей роста зубов .

Первым признаком формирования зубов у эмбрионов млекопитающих служит утолщение эпителия вдоль линии челюсти. Это говорит о том, что сформировалась группа клеток, которую называют зубной пластинкой. Так как все зубы формируются впоследствии из этой пластинки, ученые предположили, что какое-то специальное качество эпителиальных клеток делает их пригодными для данного процесса. Предыдущие исследования показали, что зубы могли появляться из эпителия, который обычно не задействован в зубной пластинке. Но как проявлялись сигналы для роста зубов вне границ зубного ряда, ученые не знали.

Исследования в других лабораториях также показали, что для инициирования роста зубов нужен костный морфогенетический белок Bmp 4. У него есть собственный «усилитель сигнала» — белок Msx 1. Поэтому Джанг с коллегами предположил, что есть некоторый неизвестный фактор, который ограничил у мышей с недостатком Osr 2 рост зубов в один ряд, блокируя Bmp 4.

Дальнейшее исследование показало, что концентрация активного гена Osr 2 увеличивается в зачатке челюстей по направлению от щеки к языку. А концентрация Bmp 4 увеличивается в обратном направлении. Причем если Osr 2 не работает, то активность Bmp 4 распространяется за пределы зубного ряда, а не ограничивается только зубной пластинкой. И тогда зубы могут вырастать далеко за пределами «традиционного» для млекопитающих зубного ряда.

Где расти зубам

На этом Джанг опять же не остановился. Он решил выяснить, почему у млекопитающих между зубами есть расстояние. И почему иногда его нет и смежные зубы выглядят сплавленными между собой. Поэтому исследователи вновь взялись за мышей, у которых удалили и ген Osr 2, и ген Msx 1.

Экспериментальным мышам, у которых не хватало только Msx 1, не смогли вырастить ни один зуб. А тем, у кого «выключили» оба белка, вырастили только первые коренные зубы. Эксперимент позволил ученым говорить о том, что даже если нет ставящего зубы на место Osr 2, то белка Bmp 4 вполне хватает, чтобы что-то во рту все-таки выросло. А вот без Msx 1 сигнал Bmp 4 не усиливался настолько, чтобы началось строительство следующего зуба в ряду.

Профессор Джанг предположил, что Bmp 4 сотрудничает с другими факторами формирования зубов и помогает создать «демаркационную зону» вокруг каждого зуба, где уже ничего не растет. Когда зуб почти созрел, Msx 1 уменьшает уровень запрета на рост и начинается развитие следующего зуба, управляемое Bmp 4.

Так как растут не только зубы , но и челюсть, каждый зуб должен получить сигнал, что кость челюсти уже достаточно для него отросла. Тут, по словам Джанга, и кроется механизм формирования волчьей пасти.

В планах команды из Рочестера - точно отследить генетическую цепь, которая управляет копированием зубов и развитием неба. Ну и, чтобы не отставать от коллег из Цюриха, понять, как можно применить стволовые клетки для лечения волчьей пасти. И выращивания зубов на пустом месте.

Материалы о нелегком становлении зубов на свое место можно прочитать на сайте Медицинского центра Рочестерского университета в журнале Science .

Теперь зубы можно выращивать в пробирке

Как говорилось в одной поговорке, зубы дело наживное. Но скоро, похоже, можно будет нажить не искусственные зубы, а настоящие. Только зубы выращенные в пробирке. Об этом нам заявили японские ученые.

Японские ученые сообщили о том, что им удалось заменить мышиный зуб на выращенный в лаборатории из клеток и функционирующий аналогично первоначальному.

Для выращивания полноценного зуба ученые использовали примитивные клетки, которые стоят несколько выше, чем стволовые, - мезенхимальные и эпителиальные. Инъекция клеточного материала была произведена в коллагеновый каркас поддержку всего тела.

После выращивания зуба они обнаружили, что он длиной около 1,3 миллиметра принял зрелую форму, которая состояла из полноценных частей, таких как дентин, пульпа, сосуды, периодонтальные ткани и эмаль. Затем ученые удалили резец восьминедельной мыши и имплантировали вместо него выращенный зуб. Обследование, проведенное две недели спустя, показало, что новый зуб растет в точности как обыкновенный, он прижился и функционирует абсолютно нормально.

Выращивание зуба стало лишь первым шагом в развитии этой революционной и многообещающей технологии.

Таким образом, проведенная операция стала первым удачным опытом успешной замены целого органа биоинженерными материалами. Исследователи отмечают, что существуют два способа выращивания зуба : либо в органной культуре, либо в специальной капсуле, прикрепляемой к печени другой мыши. Процесс роста занимает 14 дней.

Данный метод позволит выращивать целые органы из одной-двух клеток, говорят исследователи, хотя и не отрицают, что им предстоит еще много работы по изучению этого поистине революционного достижения.