Регенерация зубов

Регенерация зубов — биоинженерная технология, конечной целью которой является создание/воссоздание (регенерация) полноценных новых здоровых коренных зубов у человека.

В 1980-е и 1990-е годы проводились эксперименты по пересадке зубных зародышей от человеческих эмбрионов. Несмотря на успехи^[1], массовой эта технология не стала: одной из причин стали этические аспекты.

Если зубы выросли в 2 ряда, или зуб испорчен, то на место испорченного зуба стоматолог может хирургическим путём пересадить зуб мудрости или зуб из второго ряда.

• 2002 год — английские учёные научились выращивать практически целые, но непрочные зубы из отдельных клеток^[2].
• 2007 год — японские учёные вырастили мышам практически полноценные новые зубы, но без корня^[3].
• 2009 год — из стволовых клеток были выращены полноценные зубы для мышей, причём удалось вырастить даже зубной корень, что ранее не удавалось. Проблема, однако, состояла в том, что выращенные зубы оказались немного меньше «родных» зубов^[4].
• 2013 год — китайским учёным удалось вырастить человеческие зубы у мышей, из стволовых клеток, полученных из мочи^[5].
• 2015 год — учёным удалось вырастить новый молодой зуб на месте старого в пустой альвеоле. Для это они создали каркас зуба из натуральных материалов и вырастили в нём при помощи стволовых клеток и стимулятора роста новый зуб всего за 2 месяца^[6][7].
• 2017 год — у мышей при помощи вещества Tideglusib (NP-12, NP031112), используемого как средство борьбы с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями, за счёт ингибирования и связывания белка GSK3 в клетках пульпы зуба удалось стимулировать деление стволовых клеток и направить их развитие по пути одонтобластов — клеток, длинные отростки (трубочки) которых формируют основу дентина. Опыты прошли успешно^[8], что открывает путь к регенерации зубов.
• 2018 год — искусственный процесс подражает естественному: рекомбинантный эластиноподобный биополимер инициирует и направляет рост нанокристаллов апатита. Похожим образом всё происходит в человеческом организме^[9].
• 2019 год — молекулярные биологи из университета Плимута (графство Девон, Великобритания) изучали методики, позволяющие «естественным» образом восстанавливать человеческие зубы. Проследив за ростом резцов у мышей, учёные открыли набор генов и сигнальных молекул, управляющих этим процессом^[10][11].
• 2020 год — доктор Джереми Мао и его коллеги из Колумбийского университета (США) предложили использовать стволовые клетки для выращивания зубов, при этом отсутствующее костное образование планируется заменять стволовыми клетками. Благодаря этому процесс регенерации и восстановление будут достаточно быстрыми. Чтобы вырастить новые зубы прямо во рту человека на это потребуется, по их данным, около 2,5 месяцев^[12]. Другой профессор Джереми Мао^{[уточнить]} (тоже из Колумбийского университета) сделал каркас из натуральных материалов, который по форме был похож на реальный зуб, и поместил в зуб стимулятор роста. Подопытному животному он внедрил зачаток такого зуба в пустую альвеолу. Пористая структура каркаса позволила стволовым клеткам организма животного мигрировать в эту конструкцию. В среднем, в течение девяти недель у испытуемых вырастали зубы, которые идеально приживались с восстановлением периодонтальных связок^[13].
• 2021 год — японские учёные предложили выращивать зубы с помощью моноклональных антител. Опыты проводились на мышах. Антитела к гену USAG-1 могут стимулировать рост зубов у мышей, при этом одного приёма антитела достаточно, чтобы запустить процесс формирования целого зуба^[14]. Старт клинических исследований препарата был запланирован на лето 2024 года, и в случае подтверждения безопасности учёные планируют сделать данную терапию доступной для всех людей к 2030 году^[15].
• В октябре 2024 года команда Кацу Такахаси (заведующий отделением хирургии полости рта в Медицинском исследовательском институте больницы Китано в Осаке) начала клинические испытания в больнице Киотского университета, вводя взрослым испытуемым экспериментальное лекарство, которое, по их словам, может стимулировать рост третьего набора зубов, который есть у людей и млекопитающих в зачаточном состоянии, но не вырастает в полноценные зубы без медицинского вмешательства. Лекарство блокирует белок USAG-1, который препятствует росту новых зубов.^[16][17]

Китайские исследователи показали, что для создания органов и тканей, в том числе зубов могут быть использованы стволовые клетки, полученные из мочи^[5]. Для начала они превратили клетки, собранные из мочи, в индуцированные стволовые клетки (ИПСК)^[18][19]. Затем из культуры клеток ИПСК получили эпителиальные клетки, соединённые между собой в виде плоского листа. Смешав эти клетки с эмбриональными клетками мезенхимы мыши, они пересадили их мышам. Три недели спустя выросло образование, физически и структурно напоминающее человеческие зубы и содержащее пульпу, дентин и клетки, формирующие зубную эмаль^[5]. По мнению некоторых учёных, модифицировав этот метод, можно будет создавать биоинженерные зачатки зуба in vitro, а затем трансплантировать их в челюсть пациента, чтобы вырос полностью функциональный зуб^[20][21].

• Наружный — зуб выращивается отдельно и имплантируется пациенту.
• Внутренний — зуб выращивается непосредственно в полости рта пациента.

Акулы постоянно в течение жизни меняют зубы. У акул, в зависимости от их вида, одномоментно в общей сложности от 280 до 3000 зубов, в течение жизни они теряют как минимум 30 тысяч зубов, максимально — до 280 тысяч. Их зубы регенерируют от нескольких дней до 2-х месяцев^[22][23].

Крокодилы тоже регенерируют зубы, в течение жизни они меняют около 3000 зубов^[24].

В течение всей жизни меняют зубы цихлиды^[25].

У ламантинов в течение всей жизни на месте потерянных задних зубов вырастают новые^[26].

• LBOUTOUNNE, H. (2021). Cell Reprogramming Technology Advances and Exploration of Human Teeth Renewal Capacity. Int J Dentistry Oral Sci, 8(2), 1420—1425. doi:10.19070/2377-8075-21000314
• Alaohali, A., Salzlechner, C., Zaugg, L. K., Suzano, F., Martínez, A., Gentleman, E., & Sharpe, P. T. (2021). GSK3 Inhibitor-Induced Dentinogenesis Using a Hydrogel. Journal of Dental Research, 00220345211020652. PMID 34152872 doi:10.1177/00220345211020652
• Olaru, M., Sachelarie, L., & Calin, G. (2021). Hard Dental Tissues Regeneration—Approaches and Challenges. Materials, 14(10), 2558. PMID 34069265 PMC 8156070 doi:10.3390/ma14102558
• Sharma, D., Mathur, V.P. & Satapathy, B.K. Biodegradable and Biocompatible 3D Constructs for Dental Applications: Manufacturing Options and Perspectives. Ann Biomed Eng (2021). https://doi.org/10.1007/s10439-021-02839-3
• Balic, A. (2019). Concise review: cellular and molecular mechanisms regulation of tooth initiation. Stem Cells, 37(1), 26-32. doi:10.1002/stem.2917
• Popa, E. M., Buchtova, M., & Tucker, A. S. (2019). Revitalising the rudimentary replacement dentition in the mouse. Development, 146(3), dev171363. PMID 30658984 doi:10.1242/dev.171363
• Hermans, F., Hemeryck, L., Lambrichts, I., Bronckaers, A., & Vankelecom, H. (2021). Intertwined signaling pathways governing tooth development: A give-and-take between canonical Wnt and Shh. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 3043. PMID 34778267 PMC 8586510 doi:10.3389/fcell.2021.758203
• Square, T. A., Sundaram, S., Mackey, E. J., & Miller, C. T. (2021). Distinct tooth regeneration systems deploy a conserved battery of genes. EvoDevo, 12(1), 1-17. PMID 33766133 PMC 7995769 doi:10.1186/s13227-021-00172-3
• Jackman, W. R., Moon, Y., Anderson, D. R., DeFusco, A. A., Nguyen, V. M., Liu, S. Y., … & Jowdry, A. L. (2022). Identification and characterization of a dlx2b cis-regulatory element both sufficient and necessary for correct transcription during zebrafish tooth development. bioRxiv. doi:10.1101/2022.01.20.477116
• Kim, E. J., Mai, H. N., Lee, D. J., Kim, K. H., Lee, S. J., & Jung, H. S. (2021). Strategies for differentiation of hiPSCs into dental epithelial cell lineage. Cell and tissue research, 386(2), 415—421. doi:10.1007/s00441-021-03512-w

• Трансплантация зубов

• В Японии тестируют революционное лекарство для выращивания новых зубов : Терапия уже проходит первые клинические испытания на взрослых / Ксения Хассан // CK Life. — 18.12.2024.
• Alligators Inspire New Way for Growing Teeth Архивная копия от 13 марта 2016 на Wayback Machine // Discovery, 2013
• Wu, P., Wu, X., Jiang, T. X. et al. & Chuong, C. M. (2013). Specialized stem cell niche enables repetitive renewal of alligator teeth. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(22), E2009-E2018.
• Researchers Grow New Teeth in Mice // Sciencemag, 2009
• Lai, W. F., Lee, J. M., & Jung, H. S. (2013) Molecular and engineering approaches to regenerate and repair teeth in mammals. Cellular and Molecular Life Sciences, 1-11. DOI: 10.1007/s00018-013-1518-7
• Видео на англ., 2013