Если вы взрослый человек, скорее всего, вы уже кое-что знаете о регенерации зубов. Примерно в шесть лет большинство из нас начинает терять молочные зубы в процессе, называемом прорезыванием, обменивая свой нежный первый набор на более крепкие постоянные зубы. Это явление напоминает нам о существах, которые постоянно отращивают свои зубы — например, акулы-молоты, у которых за время жизни вырастают десятки тысяч зазубренных зубов; и кролики, чьи резцы растут постоянно по мере изнашивания. Если рыбы, кролики и дети делают это во сне, то почему взрослые естественным образом не вытесняют свои стареющие коренные зубы новыми блестящими заменителями? И как близко наука подошла к тому, чтобы сделать такое достижение реальностью? У меня, кажется, начинается зубная боль…
Почему мы уже не делаем этого? Чтобы лучше понять, с чем мы сталкиваемся в этом зубном поиске, доктор Офир Кляйн — профессор орофациальных наук и педиатрии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско — представил Popular Science краткий исторический урок.
Давным-давно, до появления виниров знаменитостей, наборов для отбеливания или даже зубной нити, «животные разделились на беспозвоночных и позвоночных», — объяснил Кляйн. В то время, сотни миллионов лет назад, «самые ранние позвоночные были чем-то вроде рептилеподобных существ», и «из них произошли млекопитающие, а также динозавры, птицы и амфибии».
Как ни странно, объяснил Кляйн, «зубы стали неотъемлемой частью ротовой полости позвоночных», но «не совсем ясно, где они возникли», — добавил он, — «начались ли они во рту или начались как чешуя, как у рыб, которая мигрировала снаружи внутрь». Ладно, противно! Мы знаем, что эти ранние зубы были простыми, и они могли быть чем-то похожими на зубы, которые мы видим у современных рыб. «Если открыть рот лосося, все зубы одинаковые, и они постоянно обновляются», — объяснил Кляйн. «Это процесс, управляемый стволовыми клетками».
Зубы стали сложнее с появлением млекопитающих и, в конечном итоге, людей. «Вместо того чтобы все зубы в пределах вида были одинаковыми, что называется гомодонтной зубной системой, у нас есть гетеродонтная зубная система», — сказал Кляйн. С развитием корней «у нас есть моляры, премоляры, клыки и резцы», каждый из которых выполняет определённые функции. Хотя многие млекопитающие развили зубы и бивни, которые растут постоянно, как защитная стратегия от износа, люди этого не сделали. Когда у нас появляются взрослые зубы, твёрдая внешняя часть (эмаль) «является постоянной, и у нас больше нет клеток для её образования». Другими словами, где-то в процессе эволюции мы потеряли особые клетки-предшественники, необходимые для постоянной замены зубов.
Так что, возможно, наши постоянные зубы представляют собой своего рода наследственный компромисс, в котором мы обменяли способность к воспроизводству на сложность. В любом случае, насколько близки эксперты к тому, чтобы подорвать (или дополнить) это эволюционное развитие?
«Промежуточный шаг» к отращиванию постоянных человеческих зубов может включать сочетание синтетических материалов и стволовых клеток.
«Мы довольно хорошо умеем делать искусственную эмаль», — сказал Кляйн. «Возможно, мы могли бы использовать стволовые клетки, которые существуют внутри зуба, чтобы отрастить живую часть зуба, а затем сделать коронку — точно так же, как мы сейчас делаем при лечении корневых каналов — чтобы биоинженерно создать новый зуб». Позже Кляйн добавил: «Если мы сможем узнать, как другие животные способны отращивать свои зубы из стволовых клеток, мы действительно сможем вырастить полноценный новый зуб in vitro». Кляйн не думает, что мы увидим это в ближайшие пять лет, но сказал, что «не был бы шокирован, если бы это произошло в течение следующих пары десятилетий, просто потому что всё движется так быстро».
На первый взгляд это может показаться научной фантастикой, но здесь есть над чем подумать.
«Зуб сам по себе — это одна проблема, а его интеграция в кость, в челюсть — это другой аспект регенерации», — объяснил доктор Сальвадор Нарес, профессор кафедры пародонтологии в Колледже стоматологии Университета Иллинойса в Чикаго. Нарес говорил с Popular Science по телефону вместе с доктором Афсаром Накви, доцентом той же кафедры.
«В конечном итоге, идея заключается в том, чтобы, если можно так сказать, посеять какую-то капсулу или что-то подобное в ткани десны, а затем позволить этому вырасти в зуб», — сказал Нарес. «Однако здесь есть сложности, поскольку необходимо иметь определённую морфологию, которая должна быть точной и полной». Зуб должен быть прочным и правильной формы, к тому же он должен оставаться на месте и хорошо взаимодействовать с остальной частью организма. Вдобавок ко всему, «он должен перестать расти, потому что если он продолжит расти, это называется раком», — сказал Нарес. Что касается сегодняшнего положения дел, профессор указал на исследования стволовых клеток в прорезавшихся молочных зубах, которые «некоторые лаборатории смогли использовать для фактического производства частей зубов».
Такие области, как создание каркасных структур (конструкций, в которых мы можем выращивать клетки) и биопечать, также продвинулись вперед, как и методы редактирования генов в стиле CRISPR.
Накви объяснил: «Редактирование генов может стать очень перспективным направлением для предотвращения отторжения органоидов, используя собственные типы клеток пациентов, направляя их в желаемые типы клеток и применяя это для целей восстановления и регенерации».
Также ведутся исследования по созданию антитела, которое теоретически могло бы стимулировать рост человеческих зубов. Однако Накви, который не участвовал в этих исследованиях, выразил обеспокоенность по поводу возможного лечения, направленного на ген USAG-1, который «не специфичен для зубных тканей».
«Этот ген экспрессируется в различных тканях, включая почки, где он экспрессируется на очень высоком уровне», — добавил Накви. «Что, если помимо роста зубов он повлияет на рост наших костей положительно, отрицательно или как-то иначе? Это должно быть контролируемым».
Popular Science отправил электронное письмо главному автору доктору Кацу Такахаши и больнице Киотского университета с просьбой прокомментировать их исследования USAG-1, но ответа не последовало.
В любом случае, учитывая масштаб исследований регенерации зубов, наверняка что-то сработает когда-нибудь, верно? Забудьте о двухразовых ежегодных чистках?
«Если бы вы задали этот вопрос пять или десять лет назад, вероятно, получили бы другой ответ относительно того, как далеко мы продвинулись в этом процессе», — сказал Нарес. «Но с учетом того, что ИИ способен быстро производить расчеты и видеть закономерности, которые мы не замечаем, мы предполагаем, что это ускорит открытия и воплотит в жизнь идею выращивания зубов или других тканей». Тем не менее Нарес предупредил, что не ожидает, что все это будет реализовано в следующем десятилетии; «Я думаю, что нам еще предстоит пройти немалый путь», — сказал он, ссылаясь на проблемы безопасности, испытания, нормативные правила и в целом «огромный объем работы».
Между тем Нарес с почтением говорил о тех постоянных зубах, которые у нас уже есть. «Естественный зубной ряд, с которым мы родились, уникален», — пояснил он.
Для функционирования во взрослом возрасте постоянные зубы нуждаются в постоянном уходе, включая чистку зубов щеткой, зубной нитью и профессиональную чистку. Кроме того, здоровье зубов не ограничивается только зубами и деснами; состояние полости рта является показателем общего здоровья. Исследователи связывают заболевания десен с болезнью Альцгеймера, диабетом и другими состояниями.
«Я бы посоветовал читателям не пренебрегать гигиеной полости рта», — сказал Нарес. «Все микробы, вызывающие кариес и особенно заболевания десен, которые ослабляют зубы и [приводят к их выпадению], распространяются в другие части тела и могут оказывать негативное влияние за пределами полости рта».
Он добавил: «Поэтому обязательно поддерживайте чистоту полости рта».
Об авторе
