Ученые впервые вырастили зубы в лаборатории

В течение последних двух десятилетий ученые манипулировали генами, чтобы вырастить человеческие клетки там, где вы их совсем не ожидали. Известно, что человеческие уши и кожу выращивали на мышах. Совсем недавно человеческие почки на ранних стадиях даже выращивали в свиных желудках. Мир биоинженерии не для слабонервных. 

Большая часть этой работы проводится в интересах одного дня с использованием генетически модифицированных животных для создания запасных органов и тканей для пациентов-людей, не имеющих доступа к донорам.

В исследовании, опубликованном в научном журнале Popular Science, ученые успешно вырастили в лабораторных условиях клетки человеческих зубов. Ученые полагают, что эти результаты приведут к разработке биологических заменителей зубов, которые можно было бы использовать вместо несовершенных синтетических зубных имплантатов, применяемях в настоящее время.

Исследователи из Университета Тафтса в США использовали клетки человеческой зубной пульпы и эмали свиней, которые были помещены на специальный биоразлагаемый каркас и предварительно выращены in vitro в биореакторе в течение недели, чтобы стимулировать размножение клеток.

Затем эти зачатки зубов имплантировали в челюсти миниатюрных свиней. Несколько месяцев спустя у животных наблюдалось формирование тканей, схожих с натуральными зубами, включая твердые слои дентина и цемента. Рот свиньи обнажил обычные острые, похожие на бивни клыки, расположенные рядом с более мелкими, более похожими на человеческие зубами.

Для повторного эксперимента исследователи взяли шесть взрослых двухлетних мини-поросят и хирургическим путем удалили им третий резец и первые премоляры. Мини-свиньи были выбраны потому, что их нижние челюсти похожи по размеру и анатомии на человеческие. Затем исследователи поместили биоинженерные конструкции зубов в отверстия. Через два и четыре месяца исследователи снова зарегистрировались и обнаружили свидетельства успешного роста зубов примерно у 50% свиней. 

Этот эксперимент был более успешным по сравнению с предыдущим испытанием, в ходе которого конструкции зубов вживляли двухмесячным поросятам. Исследователи полагают, что в этом случае зубы молодых свиней, возможно, повредили или сместили гибридные конструкции. Однако у старых животных это не было проблемой, поскольку у них уже были зрелые зубы. 

Теоретически, аналогичный процесс может происходить и у людей.  Ученые полагают, что возможно «засеять» конструкцию зуба в ткани десен человека и в конечном итоге превратить ее в полностью сформированный зуб. Однако этот подход рискован. Клетки зубов, которые продолжают расти бесконечно, могут стать злокачественными. 

Зубные имплантаты, обычно изготавливаемые из титана или титановых сплавов и затем ввинчиваемые в челюстную кость пациента, в последние годы стали популярной альтернативой зубным протезам, и  тенденция к увеличению количества зубных имплантатов сохранится.

Но даже при том, что имплантаты лучше, чем полное отсутствие зубов, они не идеальны. Неправильная установка может привести к неравномерному распределению нагрузки на кость, что способствует ее разрушению. Кроме того, существует риск инфицирования, при котором костная ткань может быть утрачена. Естественные зубы, напротив, не нуждаются в сверлении и вместо этого прикрепляются к челюсти с помощью тканей связок, что теоретически может снизить риск повреждения челюсти в дальнейшем.  

Пока что добиться идеально сформированных зубов не удалось, но этот вызов лишь мотивирует исследователей двигаться дальше к созданию пригодных для использования конструкций зубов для людей. Зубы, которые выросли у мини-свиней, не достигли полного размера человеческих зубов и, вероятно, не выдержали бы регулярного использования. Имплантация выращенных в лаборатории зубов человеку - это также совершенно иная и все еще новая задача, которая здесь не рассматривалась.

Тем не менее, результаты исследования доказали возможность выращивания биоинженерных клеток зубов, что, по словам ученых, может заложить в будущем основу для «потенциальной клинически значимой альтернативы» синтетическим имплантатам. 

Марина КЫН