новые зубы можно вырастить в любом возрасте
Выращивание новых зубов. Миф или реальность?
Проблема человеческих зубов в том, что они могут формироваться из двух зачатков, из одного появляются молочные зубы, из другого постоянные и, если происходит потеря последнего, то заменить его можно только искусственным, но и тут есть противопоказания и проблемы при установке. Многие ученые были увлечены решением проблемы продолжительности жизни или выращиванием новых зубов. Сейчас в стоматологии есть современные технологии качественного восстановления зубов, но проблема воссоздания зубов еще не решена.
Первые попытки вырастить новый зуб были предпринят в Англии в 2002 году. В качестве эксперимента были использованы коронки крысы и свиньи. У шестимесячных поросят была взята дентальная ткань которая помещалась в специальные ферменты для выращивания. После формирования зачатков, клетки переносились на растворяющиеся в процессе полимерные пластины и итоговый результат вживляли крысам, которые выступали носителями экспериментального органа. Первые достижения этого эксперимента были сформированные коронки, но у этого воссозданного зуба, к сожалению, не было полноценно сформированного корня, полностью отсутствовала эмаль, как средство защиты зуба и дентин не представлял полноценно развитую фракцию. Эти начальные попытки эксперимента по воссозданию зубов не увенчались успехом, возможно из-за малого интереса и небольшого финансирования.
В 2007 году ученые из Токио, основываясь на проведенном эксперименте своими коллегами из Англии, воссоздали эксперимент, немного подкорректировав его. В результате они успешно вживили зачатки зуба молодым особям, но в этот раз, хотя корень зуба отсутствовал, дентин и остальные ткани зуба были сформированы полноценно. На этом эксперимент в стоматологии не прекращался и в 2009 году был изменен подход в эксперименте, были взяты клетки мыши, отвечающие за формирование зубов и костей в организме которые синтезировали в коллагеновой среде и уже их подсаживали на место удаленных коронок опытного материала. Последние эксперименты имели грандиозный результат. Зуб не только имел эмаль, дентин и сформировавшийся корень, Во время роста в пульпе был сформирован нервно-сосудистый пучок, отвечающий за дальнейшее питание дентальной ткани.
Конечно, стоматология не стоит на месте и заслугам ученых можно аплодировать. Но, до выращивания человеческих зубов, скорее всего, пройдет не мало времени. Это сопряжено с многими недоработками. При формировании зуба невозможно спрогнозировать как сам рост зуба, так и результат, зуб может быть моляр или резец. Так же само выращивание не только дорогостоящее, оно еще и сложное по получение материала необходимого для запуска воссоздания зуба. Риски забора материала горазд больше, чем цель, которая заключается в воссоздание живого зуба, в то время, как хорошо отработана технология имплантации зубов. Возможно в будущем этот процесс будет прост как сдача крови, но это в будущем, а пока необходимо регулярно посещать стоматолога и соблюдать правила гигиены полости рта для хорошего состояния ваших зубов.
Стоматологическая сенсация: новые зубы можно вырастить в любом возрасте
Невероятное открытие профессора стоматологии из Колумбийского университета США потрясла научный мир! Оказывается, что зубы можно вырастить в любом возрасте. Это позволит нам обходиться без имплантатов и неудобных протезов.
Проблема в том, что установка имплантатов требует неоднократного посещения врача и часто сопровождается болью, дискомфортом и воспалением. А вот профессор Мао пошел другим путем! Теперь вы можете вырастить зубы самостоятельно!
Вот уже много лет в источниках массовой информации периодически появляются сообщения о том, что стало возможным выращивание зубов на месте утраченных или поврежденных. Это, естественно, не может оставить равнодушными людей, для которых отсутствие зубов стало проблемой. Что же происходит в этой области на самом деле?
Как вырастить зубы
Врач разработал технологию выращивания зубов непосредственно в пустой альвеоле, и этот метод совершил революцию в мире стоматологии.
Джереми Мао из натуральных материалов сделал каркас, который по форме был похож на реальный зуб, и поместил в него 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.
По методике Мао в челюсть пациента будет имплантирован каркас из капролактона и гидроксиапатита, являющихся биосовместимыми полимерами. Этот каркас получают методом трехмерной печати, его конструкция предусматривает обилие канальцев диаметром 200 мкм, заполненных специфическими веществами, стимулирующими клеточный рост (stromal-derived factor-1, SDF1) и морфогенным костным белком (bone morphogenetic protein-7, BMP7).
Эти факторы заставляют собственные стволовые клетки пациента вырабатывать ткань зуба, причем в строго указанном направлении, формируя полноценный зуб правильной формы. В итоге получается практически естественным путем выращенный зуб.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Выращиваем «биозубы»
Дентальная имплантация – это самая верная дорога к красивым зубам и роскошным улыбкам. Технический прогресс и инновации и в этой области стоматологии не останавливаются. Совсем уже скоро люди, по каким-то причинам потерявшие один или несколько зубов и принявшие решение вернуть оные, на приёме у врача-имплантолога будут выбирать между стандартным обычным имплантатом и суперновым «биозубом».
Ученые из цюрихского университета (Швейцария) провели исследования, в ходе которых обнаружили ген, который отвечает за здоровье зубов. Его назвали Jagged 2. Эксперты полагают, что без этого гена при формировании зубов не может развиться здоровая зубочелюстная система. А любое разрушение зубной эмали приведет впоследствии к разрушению зубной ткани и утрате зуба. Именно Jagged 2 оказывает влияние на нормальное формирование зубов и зубной эмали. Без него о красивой улыбке и здоровых зубах не надо даже мечтать.
Для стоматологии это открытие имеет неоценимое значение. Оно поможет в недалёком будущем выяснить механизм развития зубов и, вероятно, позволит создать «биозуб», соответствующий индивидуальным требованиям каждого человека. Ученые будут искусственно выращивать зубы, выглядящие не хуже настоящих. Однако, до этого еще не такой уж и близкий путь. Надо провести огромное количество экспериментов и исследований. А пока что пользуйтесь дентальной имплантацией.
Методика имплантации зубов в последнее время усовершенствована настолько, что дальше, казалось бы, уже и некуда. Цены на дентальную имплантацию значительно понизились в последнее время как следствие возрастающей конкуренции. А это значит, что подобные операции стали более доступными. Стоматологический центр в Марьино всегда ждёт Вас! Если вы хотите задать вопросы, то звоните по московским телефонам: +7(926)246-50-66, +7(926)231-52-25 или +7(495) 347-77-07.
Персонал стоматологического центра Dental Implant Вам всегда поможет!
Технология выращивания зубов. Мифы и реальность.
На сегодняшний день перед специалистами, занимающимися проблемой выращивания новых зубов при помощи биоинженерных технологий, стоит несколько задач.
Запись на приём
Уже многие годы человечество не просто мечтает о бессмертии и технологиях, позволяющих избавляться от любых заболеваний и устранять различные дефекты, но и упорно работает в этом направлении. Стремительно развивающаяся биоинженерия обещает нам массу удивительного и интересного, в том числе дает надежду на то, что вместо пораженных, разрушенных и утраченных зубов можно будет выращивать новые, абсолютно полноценные коренные зубы и не прибегать к установке искусственных корневых имплантов и к зубопротезированию.
Учеными уже обнаружен ген, ответственный за рост зубов и формирование эмали, а также проведен ряд довольно успешных исследований по выращиванию зубов в лабораторных условиях для мышей и крыс. Однако и по сей день нет достоверных фактов, подтверждающих возможность переноса этих технологий на человека и готовность подобных методов к широкому внедрению в мировую стоматологию.
Японскими учеными официально обнародованы успешные результаты эксперимента, в ходе которого из мезенхимальных и эпителиальных клеток мыши (клеток, стоящих немного выше, чем стволовые, т. е. более дифференцированных) они вырастили новый зуб. Для этого клеточный материал был помещен в специальный коллагеновый каркас и применены особые технологии выращивания новых тканей.
Ученым действительно удалось вырастить новый зуб, состоящий из дентина, пульпы, эмали и имеющий сосуды и периодонтальные ткани. Этот зуб, размером всего 1,3мм, а точнее – зубной зачаток, был подсажен восьминедельной мыши в лунку только что удаленного под анестезией резца. Обследование, выполненное по истечении двух недель, показало, что новый зуб хорошо прижился и начал расти и функционировать так же, как обыкновенные, природные зубы мыши, ничем не отличаясь от них ни по прочности, ни по строению, ни по внешнему виду.
Таким образом, специалисты полностью заменили зуб животного биоинженерными материалами. Для того чтобы наблюдение за растущим зубом было более точным и четким, в клетки ученые добавили ген флуоресцентного протеина зеленого цвета. Благодаря этому можно было видеть, как именно происходило деление клеток и судить о том, насколько правильным был этот процесс.
Специалисты утверждают, что проведенная работа является отличной основой для дальнейших исследований в этом направлении. В будущем планируется не просто выращивать в лабораторных условиях («in vitro») новые зубы для человека, а использовать для этого, как минимум, два метода:
На сегодняшний день перед специалистами, занимающимися проблемой выращивания новых зубов при помощи биоинженерных технологий, стоит несколько задач. Прежде всего, ученым необходимо:
Руководство по выращиванию зубов
Шок и трепет перед посещением дантиста знакомы нам с детства. Да и у многих взрослых душа уходит в пятки от позвякивания инструментов, а порой — от одного только вида стоматологической клиники. В итоге, несмотря на все успехи современной медицины, надежды на будущее без кариеса практически не осталось. А ведь именно он вместе с пародонтитом является основной причиной потери зубов у людей всех возрастов. Проблема стимулирует поиски новых методов лечения, в том числе и в области биоинженерии. Методов, которые позволят забыть о пломбах и коронках и просто вырастить новые здоровые зубы вместо поврежденных.
Тканевую инженерию в стоматологии применяли еще в эпоху фараонов: древнейшие известные зубные имплантаты найдены археологами именно в Египте. Среди них есть и зубы, которые были реимплантированы женщине на место утерянных и частично интегрировались с живой тканью. В мужской челюсти обнаружился искусственный зуб, мастерски вырезанный из раковины моллюска еще 5500 лет назад. Но несмотря на внушительный срок, полноценного лечения пациента с адентией, то есть полной или частичной потерей зубов, не существует до сих пор.
История вопроса
Аристотель описывает регенерацию кончика хвоста у ящерицы.
В костном мозге найдены два типа стволовых клеток: гемопоэтические предшественники кровяных телец и мезенхимальные предшественники костной и хрящевой ткани, включая зубы.
Впервые выделены и выращены «в пробирке» эмбриональные стволовые клетки мышей.
Стволовые клетки обнаружены в зубной пульпе человека.
Успешная изоляция и культивирование в лаборатории эмбриональных стволовых клеток человека.
Показано, что мезенхимальные стволовые клетки в пульпе способны регенерировать дентиноподобные тканевые комплексы.
Удается выделить популяцию стволовых клеток из еще живых остатков разрушенного зуба.
Обнаружение стволовых клеток в периодонтальной связке, которая удерживает зуб на месте.
Зрелые дифференцированные клетки мышей успешно «перепрограммированы» в стволовые (индуцированные плюрипотентные) клетки.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки получены из фибробластов человека.
Из стволовых клеток пульпы на искусственном скаффолде выращены дентиноподобные комплексы.
Свои или искусственные
Ортопедические конструкции и имплантаты до некоторой степени компенсируют функции утраченного зуба, однако у этих искусственных заменителей отсутствуют сосуды, нервные окончания и рецепторы. Кроме того, они не образуют периодонтальную связку — слой соединительной ткани между корнем зуба и костью, формирующей стенку лунки. Периодонт способствует закреплению зуба в альвеоле и обеспечивает его механическую устойчивость: сила жевательных мышц человека составляет целых 390 кг, и связка распределяет это давление между зубами.
В отличие от зуба, имплантат неподвижен, а развитие вокруг него соединительной ткани часто заканчивается воспалением (периимплантитом) и требует удаления искусственного зуба. Кроме того, имплантат не может быть соединен в одну конструкцию с зубами пациента как раз из-за неспособности адекватного распределения давления ввиду отсутствия периодонта. Наконец, имплантированный заменитель требует куда более внимательного отношения к гигиене полости рта, что снова возвращает нас к основному источнику наших проблем, «человеческому фактору». Очевидно, идеальным решением была бы технология выращивания настоящих живых зубов, а не пересадка искусственных. Так давайте перейдем к делу.
Самый ранний признак развития зубов — образование дентальной пластинки, подковообразного утолщения эпителия, которое тянется вдоль верхней и нижней челюстей эмбриона. Пройдя через несколько этапов, она образует корни отдельных зубов. Координацию этого процесса обеспечивают как минимум четыре эпителиальных сигнальных центра, клетки которых выделяют вещества, регулирующие формирование зуба.
Все перечисленное выше пригодится нам и для создания новых зубов методами тканевой инженерии. «Рецептура» выращивания любой биологической ткани требует трех базовых компонентов: стволовых клеток, внеклеточного матрикса (скаффолда, который предоставляет опору для развивающихся клеточных структур) и, наконец, факторов роста, объединенных в необходимые для развития зуба сигнальные пути. Пойдем по порядку и начнем с главных героев — стволовых клеток, обладающих одонтогенной компетентностью и способных развиться в ткани зубов.
Дентальные стволовые клетки
В отличие от большинства зрелых клеток, стволовые клетки способны проходить через множество делений и понемногу специализироваться, формируя клетки разных типов. Эмбриональные стволовые клетки тотипотентны и могут превратиться в любой из более чем 200 видов клеток взрослого организма. Постнатальные стволовые клетки сохраняются и в тканях взрослого организма. Они мультипотентны, то есть способны дать начало лишь определенным типам клеток, и локализуются в соответствующих тканях, будь то костный мозг, кровеносные сосуды, печень, кожа или дентальные ткани.
В зависимости от локализации дентальные стволовые клетки (ДСК) подразделяются на стволовые клетки пульпы, удаленных молочных зубов, периодонтальной связки, десны, клетки предшественников зубного фолликула и т. д. Это дает нам немало возможностей их заполучить. Стволовые клетки пульпы можно выделить прямо из удаленных зубов — это удобный и перспективный источник ДСК, подходящих для восстановления как дентина, пульпы и цемента, так и костной ткани. Помимо этого, они проявляют выраженную нейрорегенеративную активность, ингибируя гибель нейронов, астроцитов и олигодендроцитов после травмы, ускоряя восстановление поврежденных аксонов. Популяция стволовых клеток удаленных молочных зубов может дифференцироваться в клетки костной и нервной тканей, а ДСК десны подходят для восстановления пародонта, мышц и даже сухожилий.
Механизмы развития одонтогенных стволовых клеток окончательно не выяснены, однако идентифицировано уже более 200 работающих в них генов. Понятно, что каждый тип ДСК имеет свои особенности, которые обещают им применение не только в стоматологии, но и в других областях медицины. Другим ресурсом стволовых клеток для выращивания зубов остаются индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные «перепрограммированием» взрослых дифференцированных клеток за счет обработки специальным коктейлем сигнальных молекул. Ученые продолжают развивать безопасные методы создания ИПСК и их использования.
Межклеточный матрикс
Но ресурс стволовых клеток для выращивания зубов еще даже не полдела. Для развития и образования сложной структуры зрелой ткани требуется опора, скаффолд из молекул межклеточного матрикса: именно он поддерживает прикрепление, миграцию и пространственную организацию клеток. Просветы и поры в нем обеспечивают движение клеток, ростовых факторов и обмен веществ. Искусственный скаффолд должен быть прост в использовании, обладать биосовместимостью, способностью к деградации в организме и низкой иммуногенностью, хорошими механическими свойствами и т. п.
Среди синтетических материалов для формирования скаффолда стоит упомянуть «биоактивное» стекло, которое может срастаться с биологическими тканями, полимолочную кислоту и композиты на основе металла, керамики или полимеров. Все они позволяют изготовлять скаффолды необходимой формы, хотя их применение остается весьма ограниченным из-за низкой биосовместимости и токсичности. В противоположность им натуральные биоматериалы для скаффолдов — такие как коллаген, хитозан или гиалуроновая кислота — биосовместимы и легко биодеградируются. Однако они менее прочны и способны вызывать реакции отторжения.
В любом случае идеальным материалом для скаффолда будет структура, полученная непосредственно из натуральных полимеров внеклеточного матрикса или из их синтетических аналогов. Росшие на таком скаффолде стволовые клетки пульпы и периодонта при обработке соответствующими сигнальными веществами успешно развивались в одонтогенном направлении — к образованию тканей зуба. Впрочем, к этому мы еще вернемся, а пока нам нужен третий вид ингредиентов.
Сигнальные пути
Стволовые клетки — наш основной ресурс, скаффолд — основа его развития, но дирижировать их взаимодействием должны сигнальные молекулы, включая факторы роста и интерферирующие РНК. Факторы роста — это молекулы пептидов, передающие сигналы для управления клеточным поведением через воздействие на специфические рецепторы на поверхности клеток. Они обеспечивают взаимосвязь и взаимодействие между клетками, а также между ними и внеклеточным матриксом. Так, если кариозная полость оказалась близко к чувствительной пульпе или у пациента наблюдается повышенная стираемость зубов, соответствующие факторы роста запускают образование вторичного и третичного дентина. Идентифицирован и целый ряд факторов роста, действующих во время развития зубов, таких как костный морфогенетический белок (BMP), тромбоцитарный фактор роста (PDGF) и фактор роста фибробластов (FGF). Их доставляют к стволовым клеткам с помощью наночастиц или через сам скаффолд, заполняя его нужным набором молекул.
Для контроля над дифференцировкой клеток используют и молекулы интерферирующей РНК. Они связываются с матричной РНК и останавливают синтез того или иного белка. Для целевой доставки такую РНК превращают в ДНК и в виде плазмиды переносят в клетку. Теперь у нас есть все необходимое для получения зуба: дентальные стволовые клетки (в ассортименте), скаффолд (продукт, идентичный натуральному) и факторы роста (по вкусу).
Рецепт готов
Базовые принципы тканевой инженерии зубов уже разработаны, и попытки перейти к применению на практике предпринимаются больше полутора десятков лет. Пионерами в выращивании зубов можно назвать английских ученых, которые приступили к таким исследованиям еще в 2002 году. И хотя их эксперименты по регенерации твердых зубных тканей особого результата не принесли, уже вскоре ученые из команды Такаши Цуи провели более успешные опыты, продлившиеся около двух лет. После решения ряда проблем им удалось выделить дентальные стволовые клетки из мышиных эмбрионов, «собрать» из них биоинженерный зачаток, вырастить из него полноценный зуб и имплантировать его в челюсть мыши.
Протокол, подготовленный японскими специалистами в ходе этой работы, стал одним из ключевых руководств, которыми пользуются ученые для экспериментов в области тканевой инженерии. На него опирались и российские ученые из стоматологического университета имени Евдокимова (МГМСУ): в 2017 году им удалось провести собственные успешные опыты по выращиванию мышиных зубов. Человеческие зубы более сложны и громоздки, и вырастить их пока не удается. Остаются нерешенными проблемы, связанные с иннервацией и кровоснабжением «биоинженерного» зуба, его связочным аппаратом, а главное — с выбором пула стволовых клеток.
Дело в том, что получить человеческие ДСК можно из здорового зуба (повредив его) или из зуба с удаленной пульпой. Доступные же клетки — такие, как стволовые клетки десны, — не обладают одонтогенной способностью. Научиться получать нужные ДСК из имеющихся ресурсов или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пока только предстоит. Однако нет сомнений в том, что через некоторое время биоинжиниринг зубов поможет и взрослым, и детям окончательно забыть о трепете перед визитом к стоматологу.