Вирощування нових зубів
Вирощування нових зубів – реальність!
Вирощування нових зубів - хоч у три ряди, за бажанням, вже не за горами. Вчені виявили гени, які відповідають за формування зубної емалі та зростання цілих зубів. І змогли на свій розсуд або позбавити тварин зубів, або виростити зуби, де завгодно.
Дослідники з Цюріхського університету (University of Zurich) під керівництвом професора Тіміоса Мітсіадіса (Thimios Mitsiadis) з'ясували, що зачаток обличчя та зубної системи формується в період внутрішньоутробного розвитку з епітелію та мезенхіми зародка. Порушення цього процесу призводить до розвитку щелепно-лицьових патологій - дефектів розвитку зубів, заячої губи та вовчої пащі.
Вчені вирішили провести дослідження на спеціальних трансгенних мишах, щоб з'ясувати схему тимчасового та просторового залучення генів у розвиток зубної системи та обличчя. А заразом і точно визначити, які гени відповідають за карієс та руйнування зубної тканини.
Беззубі миші
Зубна емаль, за словами дослідників, формується шляхом мінералізації певних білків, що виділяються епітеліальними клітинами зуба – амелобластами. Ці клітини виробляють емаль доти, коли зуб починає прорізатися з ясна.
З'ясувалося, що у мишей з відключеним Tbx 1 виявився недолік і в емалі, і в амелобластах. Щоправда, лабораторні тварини прожили не дуже довго і вченим довелося закінчувати експеримент на довгоживучих культурах тканин, які й дозволили простежити зростання зубів до повної зрілості.
Зв'язок між виробництвом емалі та генами виявили і колеги Мітсіадіса з Орегонського університету. Щоправда, за їхніми даними, на нестачу емалі впливає відключення фактора транскрипції іншого гена – Ctip 2.
Зуби зі стовбурових клітин
Вчені з Цюріха також з'ясували, що Tbx 1 залучений у виробництво стовбурових клітин зубного епітелію, які формують амелобласти. Тому Мітсіадіс вважає, що в деяких випадках для відновної терапії при генетичних аномаліях зубів можна використовувати стовбурові клітини. «Ці клітини в майбутньому можуть стати в нагоді для нових технологій трансплантації, – пояснює професор, – розуміння генних механізмів, які керують зростанням та відновленням зубів, дозволить нам виробляти нові продукти та тканини для заміни травмованих та хворих зубів. Хоча тільки на стволові клітини ставку робити не варто».
Миші з вовчою пащею та акулячими зубами
Дослідники з Медичного центру Рочестерського університету (University of Rochester Medical Center), якими керує доктор Руланг Джанг (Rulang Jiang), вирішили не зупинятися на вивченні особливостей походження зубної емалі. Вони вирішили дізнатись, як ростуть самі зуби. І цього теж звернулися до періоду формування особи під час розвитку плода.
Для науки знову довелося страждати зубами лабораторним мишам. Вчені вивели модифікованих тварин, у яких «виключили» ген Osr 2 — мабуть, «колегу» Tbx 1. утворюючи щілину.
«Вибивання» Osr 2 призвело до того, що мишенята з'являлися на світ із вовчою пащею. Крім цього, у них виростали зуби за межею нормальної лінії росту. Цей факт так зацікавив Джанга, що він вирішив залишити вовчу пащу на якийсь час у спокої і зосередився на вивченні шляхів зростання зубів.
Першою ознакою формування зубів у ембріонів ссавців є потовщення епітелію.вздовж лінії щелепи. Це свідчить, що сформувалася група клітин, яку називають зубною пластинкою. Оскільки всі зуби формуються згодом із цієї платівки, вчені припустили, що якась спеціальна якість епітеліальних клітин робить їх придатними для цього процесу. Попередні дослідження показали, що зуби могли з'являтися з епітелію, який зазвичай не задіяний у зубній платівці. Але як виявлялися сигнали для зростання зубів поза межами зубного ряду, вчені не знали.
Дослідження в інших лабораторіях також показали, що для ініціювання росту зубів потрібен кістковий морфогенетичний білок Bmp 4. Він має власний «підсилювач сигналу» — білок Msx 1. Тому Джанг з колегами припустив, що є певний невідомий фактор, який обмежив у мишей з нестачею Osr 2 рост зубів в один ряд, блокуючи Bmp 4.
Подальше дослідження показало, що концентрація активного гена Osr 2 збільшується в зачатку щелеп у напрямку від щоки до язика. А концентрація Bmp 4 збільшується у зворотному напрямку. Причому якщо Osr 2 не працює, активність Bmp 4 поширюється межі зубного ряду, а чи не обмежується лише зубної пластинкою. І тоді зуби можуть виростати далеко за межами «традиційного» для ссавців зубного ряду.
Де рости зубам
На цьому Джанг знову ж таки не зупинився. Він вирішив з'ясувати, чому у ссавців між зубами є відстань. І чому іноді його немає, і суміжні зуби виглядають сплавленими між собою. Тому дослідники знову взялися за мишей, які видалили і ген Osr 2, і ген Msx 1.
Експериментальним мишам, у яких не вистачало лише Msx 1, не змогли виростити жодного зуба. А тим, у кого «вимкнули» обидва білки, виростили лише перші корінні зуби. Експериментдозволив ученим говорити про те, що навіть якщо немає зуба, що ставить на місце Osr 2, то білка Bmp 4 цілком вистачає, щоб щось у роті все-таки виросло. А ось без Msx 1 сигнал Bmp 4 не посилювався настільки, щоб розпочалося будівництво наступного зуба у ряді.
Професор Джанг припустив, що Bmp 4 співпрацює з іншими факторами формування зубів і допомагає створити демаркаційну зону навколо кожного зуба, де вже нічого не росте. Коли зуб майже дозрів, Msx 1 зменшує рівень заборони зростання і починається розвиток наступного зуба, кероване Bmp 4.
Так як ростуть не тільки зуби, але і щелепа, кожен зуб повинен отримати сигнал, що кістка щелепи вже достатньо для нього відросла. Тут, за словами Джанга, і криється механізм формування вовчої пащі.
Матеріали про нелегке становлення зубів на своє місце можна прочитати на сайті Медичного центру університету Рочестера в журналі Science.
Тепер зуби можна вирощувати у пробірці
Як говорилося в одній приказці, зуби справа наживна. Але скоро, схоже, можна буде нажити не штучні зуби, а справжні. Тількизуби вирощені у пробірці. Про це заявили японські вчені.
Японські вчені повідомили про те, що їм вдалося замінити мишачий зуб на вирощений у стоматології з клітин та функціонуючий аналогічно до початкового.
Для вирощування повноцінного зуба вчені використовували примітивні клітини, які стоять трохи вище, ніж стовбурові, мезенхімальні та епітеліальні. Ін'єкція клітинного матеріалу була зроблена в колагеновий каркас підтримку всього тіла.
Після вирощування зуба вони виявили, що він довжиною близько 1,3 міліметра набув зрілої форми, яка складалася з повноцінних частин, таких як дентин, пульпа, судини,періодонтальні тканини та емаль. Потім вчені видалили різець восьмитижневої миші та імплантували замість нього вирощений зуб. Обстеження, проведене через два тижні, показало, що новий зуб росте в точності як звичайний, він прижився і функціонує абсолютно нормально.
Вирощування зуба стало лише першим кроком у розвитку цієї революційної та багатообіцяючої технології.
Таким чином, проведена операція стала першим вдалим досвідом успішної заміни цілого органу біоінженерними матеріалами. Дослідники відзначають, що є два способи вирощування зуба: або в органній культурі, або в спеціальній капсулі, що прикріплюється до печінки іншої миші. Процес зростання займає 14 днів.
Даний метод дозволить вирощувати цілі органи з однієї-двох клітин, кажуть дослідники, хоч і не заперечують, що вони мають ще багато роботи з вивчення цього воістину революційного досягнення.