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:
- наружный − новый зуб полностью выращивается вне организма и затем имплантируется пациенту;
- внутренний − новый зуб растет непосредственно в ротовой полости пациента из подсаженных и предварительно обработанных в лабораторных условиях клеток.
На сегодняшний день перед специалистами, занимающимися проблемой выращивания новых зубов при помощи биоинженерных технологий, стоит несколько задач. Прежде всего, ученым необходимо:
- усовершенствовать процесс деления клеток таким образом, чтобы в итоге добиться формирования зубов с натуральным соотношением эмали, дентина и пульпы;
- гарантировать, что новый зуб будет иметь нужный размер и форму, т. е. что на месте резца не вырастет жевательный зуб и наоборот;
- добиться высокого процента приживляемости подсаживаемого биоинженерного материала.
Источник
Выращивание зубов: технологии и стоимость
Потеря уже хотя бы одного зуба становится ощутимой на эмоциональном и физиологическом уровне. Чтобы восстановить улыбку и жевательную функцию в настоящее время применяют имплантацию и протезирование. Однако возможно, что в скором времени врачи предложат не искусственный заменитель зубов, а натуральную ткань, приживаемость которой буде не в пример выше.
Немного истории..
Стоматологов давно интересует вопрос о том, как выращивать зубы прямо в челюсти столько раз, сколько это будет необходимо человеку. Природой ведь предусмотрено всего две смены зубов: первые молочные и заменяющие их постоянные зубы.
Первые научные разработки по выращиванию зубов начались ещё в 2002 году в Великобритании. Для эксперимента были использованы шестимесячные поросята и крысы. Учёный Памела Йелик провела следующие манипуляции:
- взяла незрелые клетки зубной ткани у животных и поместила их затем в среду из специальных ферментов;
- когда зачатки были сформированы, их переместили на полимерную пластинку, которая разлагается под воздействием развивающихся клеток;
- зачатки были плотно закреплены в мягких тканях крыс;
- через 3 месяца можно было заметить, как над десной появляется ряд коронок.
К сожалению, выращенные таким образом зубы имели свои недостатки: в дентине наблюдались дефекты, эмаль отсутствовала, а корень сформировался не полностью.
Основываясь на данных этих разработок, в Японии решили продолжить развитие технологии. В 2007 был поставлен ещё один эксперимент в Токийском Университете Науки под руководством Такаси Цудзи. В данном случае объектом исследования были выбраны мыши. И хотя удалось достигнуть полноценного развития дентина, над формированием корней предстояло ещё поработать.
Эксперимент продолжался 2 года, когда японцы решили использовать другую технологию. Для этого они использовали определённые клетки, способные к росту и развитию до полноценного зуба от природы. Они поместили их в среду из коллагена и стимулировали рост. После трансплантации отдельного зачатка на место, учёным удалось достигнуть полного развития зуба. Им также удалось воссоздать не только желаемую структуру коронки и корня, но и сосудисто-нервный пучок в пульпе.
Ген, отвечающий за рост зубов
Учёные обратили внимание на гены, которые определяли количество зубов у взрослого человека, их внешний вид, порядок, наличие зачатков, структуру и время прорезывания. Доктора из Цюрихского Университета рассказали об этом подробнее.
Так, было выявлено, что за увеличение количества зубов в челюсти отвечают гены под названиями Jagged2 и Notch. Они работают в паре, и если один начинает работать, то второй в это время как бы «выдаёт ошибку».
Еще один ген Osr2 отвечает за формирование структуры и положения коронки зуба. И если вы его каким-то образом отключаете, зубы начинают появляться в самых разных и неожиданных местах, развиваются с дефектами. В этом случает даже может образоваться «волчья пасть», или, по-научному, несращение твёрдого нёба.
Ген под названием Msx1 полностью контролирует закладку зачатков будущих зубов. Благодаря ему у нас сначала появляется 20 молочных зубов, а потом они в свое время меняются на постоянные, и дополнительно вырастает ещё 12 зубов. Однако не все люди имеют правильные и полностью сформированные зачатки.
Интересно, что если отключить вышеперечисленные гены, кроме последнего, то изолированные зубы всё равно могут прорезаться. Но если нарушается Msx1, то даже зачатки не образуются. Поэтому ученые решили, что именно этот ген нужно использовать для выращивания зубов.
Начало.
Продолжая исследования по восстановлению зубного ряда таким образом, профессор Митсиалис пришёл к заключению, что активность генов необходимо использовать вместе со стволовыми клетками, взятыми из зачатков зубных тканей. Их совместная работа привела бы к формированию полноценной зубной единицы.
Стволовые клетки способны восстановить повреждённые ткани, заместить утраченные части собственным делением, поэтому этот метод может стать настоящим прорывом в области естественного восстановления зубов.
Теоретически метод максимально прост:
- взятые стволовые клетки помещаются в альвеолярную ямку, из которой до этого выпал или был извлечён зуб;
- через некоторое время на этом месте образуется эмалевый орган, похожий на тот, что появляется у зародыша человека;
- далее идёт процесс роста, развития и прорезывания.
Очевидно, что этот метод выращивания зубов из стволовых клеток очень действенный, так как позволяет вырастить зуб, полностью повторяющий естественный вид. В результате появляется полностью сформированный зуб, располагающийся на своём месте и имеющий все необходимые структурные элементы.
Но есть также ряд недостатков в практической реализации данного метода:
- с каждым годом у человека становится всё меньше стволовых клеток. И если в 25 лет их количество может быть 1 на 100 тысяч клеток, то в более зрелом возрасте это соотношение уже составляет 1 : 500 000;
- сам процесс взятия таких клеток является сложным и очень болезненным процессом. Задачей ученых является открытие простого способа сбора материала.
Эксперименты
Успешное развитие выращивания зубов показало, что это реально сделать, так как уже есть определённые достижения:
- сформированная таким образом коронка полностью соответствует природной структуре;
- анатомическая структура выращенного зуба также соответствует естественной и содержит все необходимые элементы: нервно-сосудистый пучок, пульпу, дентин и эмаль;
- твердость и прочность сформированной ткани настолько велика, что позволяет выполнять все функциональные нагрузки челюсти.
Однако недостатком остается размер выросших зубов, которые несколько меньше по объёму. Но исследователи не остановились на достигнутом и продолжили разрабатывать новые технологии для наиболее естественного восстановления зубных рядов.
Методы
Методы выращивания твердых тканей можно разделить на:
- внешние, в результате которых зуб формируется вне полости рта, например, in vitro или в специальных ячейках, гелях и т. д. И только когда зуб вырос, его пересаживают в пустую лунку;
- внутренние: стволовые клетки, выделенные, например, из утраченных молочных зубов, вводятся под слизистую оболочку. А в деснах происходит развитие и рост уже всей единицы. Однако этот метод ещё не проработан достаточно хорошо.
Среди методов выращивания зуба вне ротовой полости выделяют два:
- когда зуб растет в органической структуре. Для этого берут мезенхимальные и эпителиальные клетки и помещают их в коллагеновый каркас. Здесь будет сформирован зуб. Время роста зуба составляет около 2 недель. Но он будет полностью сформирован и имеет весь анатомический комплекс элементов;
- с помощью специальной пробирки, в которую помещают такую же клетку для формирования зубного зародыша. На определённой стадии развития его помещают в капсулу и пересаживают в печень мыши.
Среди новых разработок также выделяются ещё две:
- использование ультразвука при стимуляции десен и альвеолярного отростка для наращивания твердых тканей. Благодаря такому виду массажа можно заставить клетки функционировать в нужном направлении;
- лазерная коррекция: помимо безболезненных операций по заживлению различных органов, лазером можно стимулировать желаемый внешний вид клеток и их рост. Таким образом, происходит полная регенерация тканей и восстановление утраченного зуба.
Каковы побочные эффекты?
До сих пор лабораторные эксперименты не были включены в ежедневную стоматологическую практику, так как имели множество недостатков, побочных эффектов, а иногда и совершенно неожиданных результатов. Наиболее важными являются следующие моменты:
- трудно контролировать темпы роста зуба и его элементов. Бывает так, что дентин образуется гораздо быстрее, чем нервно-сосудистый пучок пульпы, из-за чего зубу не хватает питания для полноценного развития;
- возможно появление патологических форм и строения коронки, что в дальнейшем обязательно скажется на функциональности зуба и здоровье полости рта в целом;
- развитая иммунная система нашего организма, скорее всего, отреагирует на введение культивированного зубного зародыша или стволовых клеток, как на инородное тело, поэтому велик риск его отторжения. Чтобы уменьшить этот эффект, придется принимать препараты, которые значительно снижают уровень иммунитета, что может привести к ухудшению здоровья на длительный период.
Критика
Не всё научное сообщество придерживается оптимистичных прогнозов касательно выращивания полноценных зубов в ротовой полости пациента. Многие учёные скептически относятся даже к успешным разработкам и экспериментам, говоря о том, что если данные методы работают на мышах, то нет никакой гарантии, что они будут работать и на человеке.
Нельзя точно предсказать, как поведут себя стволовые клетки, помещённые в десну. Невозможно предугадать, как отреагирует организм отдельно взятого человека на имплантацию таких клеток или выращивание полноценного зуба. Даже эксперименты с пересадкой зубов с одной челюсти на другую у человека не дали желаемого результата, показав очень низкий процент приживаемости.
Самым обсуждаемым является вопрос о том, как повлиять на структуру и форму зуба, который необходимо вырастить? Потому что стволовые клетки не знают, что нам нужно: резец, моляр или клык? Что вырастет в итоге, и будет ли оно вообще расти?
Когда выращивание зубов станет доступным?
Те ученые, которые всё ещё воодушевлены результатами экспериментов, обещают быстрое решение проблемы. Так, японские разработчики утверждают, что они достаточно далеко продвинулись в своей технологии. Они обещают, что к 2030 году смогут предоставить полные результаты экспериментов по выращиванию зубов из стволовых клеток и распространить свой метод в массы. Их разработка должна полностью заменить современные протезы и имплантаты.
Цена вопроса
Предсказать стоимость такого метода восстановления улыбки достаточно сложно, потому что он никогда ещё полноценно не проводился. Учёные говорят, что стоимость будет зависеть от количества индивидуально проведённых процедур, необходимых для выращивания зубов у каждого конкретного человека.
Так, стоимость экстракции стволовых клеток находится в районе 1000 евро. Если добавить к этому необходимые инъекции дополнительных материалов и другие процедуры, то можно оценить весь процесс выращивания зуба у человека в 3000 евро, что значительно дороже имплантации.
Понравилась статья? Ставь лайк и подписывайся на канал 🙂
Источник
В один клык: новый зуб взамен утраченного вырастят прямо в челюсти
Новая технология позволит выращивать зуб непосредственно в челюсти, взамен утраченного. Разработка российских ученых повысит вероятность успешного приживления импланта к тканям десны. Он будет абсолютной копией натурального — с такой же структурой и «привязкой» к нервной и кровеносной системам. На данный момент проведены успешные испытания метода на лабораторных животных.
Третья смена
Многие люди теряют зубы даже в молодом возрасте из-за травм или болезней. Конечно, можно поставить импланты, но для них существуют противопоказания, к тому же они не чувствительны, не реагируют на инфекцию, не регенерируют и не амортизируют нагрузки на челюсть при жевании.
Современная регенеративная медицина уже работает над тем, чтобы на место утраченного зуба можно было поставить его биологический аналог. Ученые из Московского государственного медико-стоматологического университета (МГМСУ) им. А.И. Евдокимова предложили решить эту проблему, вырастив зуб сразу в челюсти.
На сегодняшний день существуют две технологии выращивания биоинженерных зубов.
Первая заключается в заселении теми или иными клетками специально изготовленного каркаса зуба и размещение его в биореакторе — он представляет собой вращающийся сосуд с жидкостью, обогащенной необходимыми компонентами. Однако при такой «сборке» зуба пока не удается воспроизвести все особенности естественного органа. По сути, получается лишь схожая с ним структура — часто с нарушениями формы и цвета, структуры и минерализации дентина, эмали и цемента (элемент, который покрывает всю корневую часть зуба и по своему строению напоминает кость. — «Известия»). Кроме того, при дальнейшей трансплантации в челюсть наблюдаются сложности интеграции выращенной в биоректоре ткани и ткани хозяина, то есть отторжение.
Вторая технология предполагает формирование зуба из биоинженерного зачатка, то есть путем воспроизведения естественного процесса развития.
— Мы решили пойти именно по такому пути, но предложили вырастить зуб сразу в челюсти, а не в биореакторе, — рассказал ректор МГМСУ им. А.И. Евдокимова профессор Олег Янушевич. — Надеюсь, что это поможет решить проблему строения и интеграции биоинженерного образца. Проблема в том, что после роста в биореакторе не всегда правильно формируется структура тканей, так как важное значение играет именно окружающая среда будущего органа. Воспроизвести условия ротовой полости человека невозможно.
Трансплантация выращенного в биореакторе зуба затруднена из-за сложностей совмещения новой ткани с тканями хозяина, а также проблем с «подключением» к нервной, сосудистой и иммунной системам.
Мышиная улыбка
В эксперименте ученые выращивали зубы у молодых лабораторных мышей, содержащихся в индивидуальных клетках в стандартных условиях. На первом этапе зачаток зуба брали у эмбрионов мышей и помещали в охлажденный физиологический раствор. Затем зачатки очищали от окружающих тканей и помещали на участок челюсти, где зубов нет. Рану закрывали медицинским клеем с антисептическими свойствами. Спустя три недели специалисты оценили выросшие зубы.
Чтобы изучить их внутреннюю структуру, ученые сделали разрез, на котором увидели все специфические ткани и клетки с характерным для натуральных зубов расположением.
— Прежде всего, зубы были белыми и твердыми, — сообщил заведующий кафедрой патологической физиологии МГМСУ им. А. И. Евдокимова профессор Игорь Малышев. — Содержимое полости зуба представлено клетками и внеклеточным матриксом нормально сформированной ткани, заполняющей полость зуба, с полнокровными сосудами. Выросший в челюсти орган оказался хорошо сформированным моляром, с четкой симметрией в отложении эмали на поверхности. Кроме того, была хорошая интеграция выросшего зуба с костной тканью челюсти и десны без признаков воспаления.
Всего исследователи пересадили восемь зачатков, половина из которых не имела изъянов. У другой половины были некоторые недостатки, такие, как отек пульпы, неоднородная или тонкая эмаль, а также неправильные внутренние слои. Ученые признают, что такой результат говорит о необходимости дальнейшего усовершенствования подготовки зачатка зуба к пересадке, улучшении техники хирургических манипуляций и, возможно, более тщательной подготовки ротовой полости.
Конечно, брать зачатки зубов у человеческих эмбрионов будет невозможно, однако специалисты планируют в перспективе задействовать для этого стволовые клетки. В частности, интенсивно исследуются клетки волосяной луковицы, так как они являются уникальным источником легкодоступных стволовых клеток взрослого организма. Затем их планируют помещать в специальную среду с особыми факторами роста для формирования нужного типа.
— Процесс выращивания зуба настолько сложен и высокотехнологичен, требует таких отработанных взаимодействий ученых и клиницистов, что эта новость дает нам еще одну возможность гордиться российской наукой, — отметила директор Института стоматологии Сеченовского университета Ирина Макеева. — Однако в настоящее время технология выращивания зубов, отработанная на мышах, не может быть просто так перенесена на человека как по физиологическим, так и по юридическим причинам. Все-таки мыши — подопытные животные, а на людях пока эксперименты не проводились. Поэтому о внедрении в клиническую практику такой технологии говорить рано. По прогнозам ученых, занимающихся выращиванием зубов из зачатков и стволовых клеток, до возможного применения этой практики человеком пройдет не менее 10 лет.
Впрочем, эксперименты на мышах позволили разработать основные принципы и этапы данной технологии, так как стадии развития зубов у грызунов и человека одинаковы. Различия заключаются в факторах роста. У грызунов эти факторы отвечают также за постоянное подтачивание зуба. У людей подобного механизма нет. Это различие необходимо учитывать при развитии технологии.
Источник