Японским биологам удалось вырастить новый зуб

Чтобы лучше разглядеть новый зуб, учёные "подсветили" его зелёным флуоресцентным белком (GFP). В результате в ультрафиолетовом свете он становится заметным в полости рта (фото Takashi Tsuji/Tokyo University of Science).

И хотя методика опробована только на лабораторных мышах, ученые надеются в перспективе избавить и людей от пересадки донорских органов или вживления зубных протезов.

Исследователи из нескольких научных центров Японии успешно разрешили одну из сложнейших задач, стоящих перед медициной, и вырастили из маленького кусочка особым образом обработанной ткани новый резец. Им удалось получить живой и работоспособный орган из нескольких клеток. В перспективе вместо металлокерамических имплантатов у пациентов, возможно, удастся добиться роста своих полноценных зубов.

Сверхзадача выращивания зуба

На первый взгляд получение новых органов из нескольких клеток представляется вполне естественным процессом: в ходе развития организма любой орган вырастает. Так, например, молочные зубы в определенном возрасте заменяются у человека на коренные. А что мешает повторить этот процесс еще раз? Тем более есть виды животных, у которых смена зубов идет непрерывно: например, потеря зуба для акул вообще не является трагедией.

Однако следует учитывать, что рост нового зуба или любого иного органа проходит в окружении других тканей. Кроме того, зуб имеет сложное строение, и рост, к примеру, эмали не должен опережать роста кровеносных сосудов и нервов внутри корней зуба. Развитие любого органа, таким образом, требует согласованной миграции клеток: на определенном этапе их деление должно прекратиться или замедлиться, а каждая клетка приобрести свою специализацию.

Еще одна проблема подстерегает растущий орган со стороны иммунной системы. При пересадке чужих клеток организм может распознать их как чужеродные и уничтожить как потенциально опасные. Пациенты, которым пересадили ткани от другого человека, вынуждены длительно принимать препараты, снижающие иммунитет, причем в ряде случаев побочные эффекты от иммунодепрессантов угрожают жизни.

Биоинженерия выращивания зубов

Новый зуб японские исследователи выращивали из небольшой группы клеток, полученной в результате сложных манипуляций со стволовыми клетками мыши. Соединив внутри капли специального геля два разных вида стволовых клеток и подвергнув их дополнительной обработке, ученые сначала получили зародыш будущего зуба.

Далее смесь из клеток двух типов была помещена в лунку, оставшуюся у мыши на месте ранее удаленного под наркозом резца. Для отслеживания за растущей тканью добавили в клетки и ген зеленого флуоресцентного белка. Флуоресцентный белок позволял видеть, куда именно мигрировали клетки искусственного зуба, и убедиться в том, что наряду с зубами у грызунов не появилось каких-нибудь новообразований.

Результат выращивания зубов

В журнале Proceedings of the National Academy of Sciences ученые опубликовали результаты многочисленных проверок нового зуба. На рентгеновских снимках и фотографиях он не отличается от обычных, а по прочности не уступает собственным зубам мыши. У «новичка» оказалась столь же крепкая эмаль, и он так же прочно укрепился в челюсти, сохранив естественный уровень чувствительности: внутри зуба проросли нервы и кровеносные сосуды.

Как говорят исследователи, их работа обеспечивает если не получение новых зубов в стоматологических клиниках, то как минимум лабораторную модель для дальнейших поисков методов выращивания новых зубов. Кроме того, прогресс в области регенеративной медицины позволяет надеяться, что в будущем станет возможным выращивать не только зубы.

Из стволовых клеток впервые выращены полноценные зубы

Мыши, потерявшие зубы из-за травмы, болезни или неправильного лечения, теперь могут не беспокоиться. Им не надо будет тратиться на имплантаты и мосты. Юрким животным японские учёные могут теперь вырастить новые полноценные коренные зубы. А что же человек?

Внушительного прогресса добилась группа Такаси Цудзи (Takashi Tsuji) из Токийского университета наук (Tokyo University of Science). Ранее японские исследователи научились выращивать зародыши зубов (в поперечнике около 500 микрометров) и даже внедрили их в дёсны грызунов.

Однако только сейчас они смогли усовершенствовать процесс настолько, что из зародыша вырастал полноценный коренной зуб (для верности эксперимент повторили несколько раз).

"У каждого выращенного зуба всё было на месте: эмаль, дентин, пульпа, кровеносные сосуды и нервные волокна, головка и корни", — рассказывает доктор Кадзухиса Накао (Kazuhisa Nakao). Кстати, если разнообразные головки зубов получать ранее удавалось, то корни выращены впервые.

Пятидневный зародыш зуба был помещён в десну (сверху), через 36 суток он прорезался (в середине) и полностью вырос через 49 дней (внизу) (фото Takashi Tsuji/Tokyo University of Science).

Новые зубы отлично справлялись с любой пищей мышек, отмечают авторы в своей статье, опубликованной в открытом доступе в PNAS.

Для создания зародыша, как и прежде, использовались мезенхимальные и эпителиальные клетки, полученные из стволовых клеток эмбрионов мыши. Пока это единственный источник полноценных зубов. Однако в будущем столь необходимые клетки можно будет извлечь и из другого ресурса (получают же стволовые клетки из клеток кожи и зубов мудрости).

Это достижение определённо продвигает науку на шаг вперёд и приближает возможность выращивания зуба у человека. Однако ещё предстоит решить некоторые проблемы, отмечает профессор Масаки Симоно (Masaki Shimono) из Токийского стоматологического колледжа (Tokyo Dental College). Так, необходимо научиться контролировать рост определённых видов зубов, а также положение бугорков на них.

Цудзи же добавляет, что, несмотря на полноценность выращенных зубов, он и его коллеги пока не могут "регулировать" ширину головки, общий размер зуба (они получаются чуть меньше настоящих), скорость роста (у человека в отличие от мышей зубы растут в дёснах годами).

Технология может быть перенесена на человека только лет через 15, но учёные уже сейчас мечтают у будущем разработки. Ведь теоретически метод можно использовать и для создания зародышей других органов на пересадку (сердца,почек,печени и, может быть, даже лёгких).

Вверху показана схема создания и выращивания биоинженерного зуба. Внизу: отличие зубов естественных от выращенных (иллюстрация и фото PNAS).

"Конечная цель всех исследований в области регенеративной медицины создание полностью развитых правильно работающих биоинженерных органов, которые заменят "испорченные" травмой, болезнью или старением", — поясняет Цудзи.

По оценке экспертов, практическое использование технологии станет возможным не ранее чем через пять лет.

Подробный отчет о результатах исследований японских ученых по выращиванию зубов опубликован в официальном научном журнале Национальной академии наук США.

Революционное изобретение в области личной гигиены сделал японский ученый Казуе Ямагаши. Благодаря изобретенной им зубной пасте, уже скоро можно будет забыть о страшных бормашинах стоматологов.

С помощью созданной доктором Ямагаши зубной пасты можно быстро и безболезненно заделывать дырки и трещины в зубах, а также восстанавливать зубную эмаль без применения бормашины, пишет The Daily Telegraph.

Сегодня единственным способом лечения дыр в зубах является установка пломбы. Для этого врач должен высверлить пораженный участок зуба и залить образовавшуюся полость особым раствором. Главный минус этого способа - в процессе уничтожается значительная часть здорового зуба. Также пациент испытывает крайне неприятные ощущения.

Паста доктора Ямагаши решает эту проблему. По своем составу она сходна с зубной эмалью, и ее можно наносить непосредственно на трещину в зубе. Эмаль была получена в результате экспериментов с гидроксил-апатитом - главным компонентом зубов. Сначала содержащаяся в веществе кислота слегка растворяет поверхность треснувшей эмали.

Спустя три минуты паста кристаллизируется, и искусственный материал прочно встраивается в структуру естественной эмали. Паста также имеет сильный антибактериальный эффект.

Тесты, проведенные японскими стоматологами, показывают, что залеченный с помощью волшебной пасты зуб ничем не отличается от здорового. Разница не видна даже под микроскопом.