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.
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, ранее это не удавалось, но есть и проблема, она состоит в том, что выращенные зубы оказались немного меньше «родных» зубов[4].
2013 год — китайским ученым удалось вырастить человеческие зубы у мышей, из стволовых клеток полученных из мочи.
2015 год — ученым 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[5][6].
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, удалось стимулировать деление стволовых клеток и направить их развитие по пути одонтобластов — клеток, длинные отростки (трубочки) которых формируют основу дентина. Опыты прошли успешно[7], что открывает путь к регенерации зубов.
2018 год — искусственный процесс подражает естественному: рекомбинантный эластиноподобный биополимер инициирует и направляет рост нанокристаллов апатита. Похожим образом все происходит в человеческом организме[8].
2019 год — Молекулярные биологи из университета Плимута (Великобритании) изучали методики, позволяющие «естественным» образом восстанавливать человеческие зубы. Проследив за ростом резцов у мышей, учёные открыли набор генов и сигнальных молекул, управляющих этим процессом.[9][10]
2020 год — доктор Джереми Мао и его коллеги из колумбийского университета (США) предложили использовать стволовые клетки для выращивания зубов, отсутствующее костное образование планируется заменять стволовыми клетками. Из-за этого 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.[11] Другой профессор Джереми Мао 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 спустя 9 недель у испытуемых вырастали зубы, которые идеально приживались с восстановлением периодонтальных связок[12].
2021 год — японские ученые 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 приема антитела достаточно, чтобы запустить процесс формирования целого зуба.[13] Старт клинических исследований препарата запланирован на лето 2024 года, и в случае подтверждения безопасности ученые планируют сделать данную терапию доступной для всех людей не ранее 2030 года. [14]
2024 год — в сентябре этого года в Японии ожидаются первые клинические испытания на людях первого в мире препарата для выращивания новых полноценных зубов у человека. Если препарат докажет свою эффективность и безопасность у людей, то к 2030 году будет выведен в массовое производство и станет коммерчески доступным во всем мире. Добровольцами станут около 30 мужчин в возрасте от 30 до 64 лет, испытания продлятся до августа 2025 года. Препарат будет вводиться испытуемым внутривенно, он в свою очередь стимулирует рост новых зубов из-за разблокировки гена. Теоретически можно будет отращивать отсутствующие зубы сколько угодно раз за жизнь. Это даст миллиардам людей во всем мире новые полноценные зубы без протезов и имплантов. До этого препарат прошел серию полных клинических испытаний на животных и показал высокую эффективность.[15]
Китайские исследователи показали, что для создания органов и тканей, в том числе зубов могут быть использованы стволовые клетки, полученные из мочи.[16] Для начала они превратили клетки, собранные из мочи, в ИПСК.[17][18] 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 эмаль.[16] 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.[19][20]
Акулы постоянно в течение жизни меняют зубы, у акул от 280 до 200 тысяч зубов одновременно в зависимости от вида, зубы регенерируют от нескольких дней до 2-х месяцев.[21][22]
Крокодилы тоже регенерируют зубы, они за жизнь меняют около 3 000 зубов.[23]
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. PMID34152872doi:10.1177/00220345211020652
Olaru, M., Sachelarie, L., & Calin, G. (2021). Hard Dental Tissues Regeneration—Approaches and Challenges. Materials, 14(10), 2558. PMID34069265PMC8156070doi: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
Popa, E. M., Buchtova, M., & Tucker, A. S. (2019). Revitalising the rudimentary replacement dentition in the mouse. Development, 146(3), dev171363. PMID30658984doi: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. PMID34778267PMC8586510doi: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. PMID33766133PMC7995769doi: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
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.
