Можно ли вырастить утраченный зуб заново?
Наше тело умеет заживлять раны, восстанавливаться после переломов и каждый день добавляет по десятой доле миллиметра к длине волос и ногтей. Вот бы так и с зубами! Если вы ждете, что разрушенный зуб отрастет заново или его вырастят по образцу в лаборатории, уверенно можно сказать одно – это произойдет не скоро. Ученые пробуют разные методы, и есть многообещающие исследования. Но прогноз таков, что в ближайшие пять лет пойти за новым зубом к стоматологу еще не удастся.
Рассказываем, как далеко наука продвинулась в деле регенерации и выращивания зубов.
Когда регенерация зубов станет доступной?
Чтобы точнее ответить на этот вопрос, мы разделили открытия и исследования на четыре направления, в которых сейчас ведутся эксперименты, – восстановление эмали, дентина, пульпы и выращивание целых зубов. Если у вас глубокие кариозные полости, вас больше заинтересует регенерация дентина, а если главная проблема – быстрая стираемость зубов, то решающее значение имеют опыты с эмалью.
Могут ли ученые вырастить живую эмаль?
- Самое многообещающее исследование: «Восстановление зубной эмали с помощью биомиметической границы минерализации, обеспечивающей эпитаксиальный рост».
- Авторы: Чанюй Шао, Бяо Цзинь, Джао Му и другие. 2019 год, Китай.
- Суть открытия: чтобы повторить сложную структуру натуральной эмали, разработали материал на основе ионов фосфата кальция. Он практически идеально повторяет природное строение эмали и образует ее слой-предшественник. На нем, как на подложке, начинается рост настоящих кристаллов гидроксиапатита, из которых состоит натуральная эмаль, и формируется граница развития твердых тканей, как в природе. То есть на повреждения наносится искусственный (но очень похожий материал), а затем на нем выращивается натуральный. Сколотая или стертая эмаль полностью восстанавливается, а ее структура и механические свойства не отличаются от природного покрытия зубов.
Основная проблема – очень медленная скорость отрастания эмали: 2,7 мкм за 48 часов. Чтобы отрастить один миллиметр, понадобится 17 777 часов. Клиническое применение технологии предстоит совершенствовать. Как метод лечения кариеса она не подходит, но в будущем может быть полезной при лечении эрозии – стирания и разрушения эмали. Эксперты ожидают, что технология станет коммерчески доступной в течение 15-20 лет.
Другие исследования по восстановлению эмали
Синтетическая эмаль для быстрого восстановления зубов
Эта область активно изучается разными группами ученых. Например, вместо того чтобы сверлить и пломбировать зубы, японский доктор Кадзуэ Ямагиши предлагает использовать специальный состав с кристаллами – биосовместимую синтетическую эмаль. В отличие от стоматологических смол, которые лежат в основе пломб, новый материал идеально запечатывает полости и совмещается с живыми тканями.
Гидрогель, который активирует рост эмалеподобной поверхности
Университет Южной Калифорнии (США) ведет разработку покрытия, альтернативного эмали. Оно основано на выращивании белков амелогенинов. Именно они образуют кристаллы гидроксиапатита, из которых строится наша эмаль. Белки «упакованы» в гидрогель и наносятся на поврежденные зубы при раннем кариесе. Химическая реакция построения кристаллов разворачивается внутри очищенной кариозной полости: гель содержит все нужные компоненты для «сборки» покрытия, а активируется, когда примыкает к эмали по типу пломбы. Результаты пока промежуточные – ученым еще не удалось воспроизвести нужную структуру в материале-синтетике.
Усовершенствованный гидроксиапатит с комплексом аминокислот
А вот российские ученые смогли создать искусственную эмаль прочнее натуральной. Для своей разработки они использовали гидроксиапатит, обогатив его комплексом аминокислот, что позволило получить повышенную твердость. Материал может быть полезен для восстановления эмали в случае микросколов или эрозии, а также для снижения чувствительности зубов при истирании эмали.
Есть ли успехи в создании дентина?
Дентин – это твердая ткань, которая формирует каркас зуба и находится под эмалью. Он менее твердый и при кариесе разрушается быстрее. В отличие от эмали, новые слои дентина появляются у нас в течение всей жизни. Но проблема в том, что растет он только внутри зуба и зависит от пульпы – нерва, а разрушенный снаружи не восстанавливается. Задача ученых – обойти этот механизм и заставить дентин расти в местах повреждений.
- Самое многообещающее исследование: «Стимулирование естественного восстановления зубов низкомолекулярными антагонистами GSK-3».
- Авторы: Витор К.М. Невес, Ребекка Бэбб, Дхивья Чандрасекаран, Пол Т. Шарп. 2017 год, Великобритания.
- Суть метода:Внутри зуба есть тонкий слой из клеток одонтобластов, который находится на границе пульпы и дентина. Именно он отвечает за рост нового дентина. Зуб сам может «ремонтировать» небольшие повреждения для защиты пульпы, но только внутри и очень ограниченно наращивать тонкий слой. Эту способность ученые пытаются обратить на другую сторону зуба – внешнюю. Им удалось разработать технологию, которая позволяет формировать внутренний дентин в местах дефектов. То есть небольшие повреждения в дентине можно «зарастить». Но пока только в лаборатории и не везде на зубах.
Работает это так. Когда у вас глубокая полость из-за кариеса, а пульпа обнажена, то защитить ее можно новым слоем дентина. Для этого стоматолог помещает в полость материал, называемый MTA, и стимулирует рост дентина. Под материалом начинается естественная регенерация. Ученые применили ингибиторы GSK-3 и смогли увеличить толщину дентинового слоя. Но чтобы технология работала и дальше, а дентин заполнил весь объем полости, требуется прямой доступ к клеткам пульпы. Однако как только их закрывает первый слой дентина, технология перестает работать. Новый слой поверх уже существующего даже с ингибиторами пока не удалось сделать.Ученые прогнозируют, что лечить зуб таким образом удастся не раньше, чем через 10 лет.
Можно ли восстановить или оживить отмершую пульпу?
Пульпа – это сердце зуба, пучок нервных и кровеносных сосудов и клеток, называемых одонтобластами. Она защищена дентином, но в случае глубокого кариеса или травмы может обнажаться и заражаться. Если воспаление затронуло нерв зуба, вылечить его, как правило, не удается. До сих пор единственным способом сохранить зуб было удаление пульпы и лечение корневых каналов . Реальной альтернативы пока не нашли, но разработали несколько революционных протоколов лечения.
- Самое многообещающее направление: «SealBio – новое эндодонтическое лечение без обтурации, основанное на концепции регенерации».
- Авторы: Надим Шах, Алам Логани. 2012 год, Индия.
- Суть метода:SealBio – новый протокол эндодонтического лечения, который не относится к хирургическим и разработан для лечения пульпы и пораженных тканей возле корня. Лечение и восстановление пульпы в инфицированном корневом канале происходит за счет активации стволовых клеток. К сожалению, их активация и герметизация выполняются в отверстии на кончике корня – апексе, а пульпа в камере все еще удаляется.
Эксперименты со стволовыми клетками активно продолжают и другие ученые. Например, американские исследователи разрабатывают биогель на основе аминокислот, который активирует собственные стволовые клетки у верхушки корня. Это позволяет формировать все элементы пульпы от верхушки корня до коронки. Но пока методика применима лишь на постоянных зубах, у которых рост корней еще не закончился.
Возможно ли выращивание целых зубов в 2023 году?
Существует два возможных подхода к выращиванию новых зубов – имплантация целых живых зубов или выращивание зубов непосредственно во рту пациента. Ни тот, ни другой пока не дал результатов.
- Самое многообещающее исследование: «Анти–USAG-1 терапия для регенерации зубов с помощью усиленной передачи сигналов BMP – внедрение WuXi Biologics и Toregem BioPharma в виде моноклонального антитела «TRG035».
- Авторы: А. Мурашима-Сугинами, Х. Кисо, Й. Токита в команде ученых из университетов Киото и Осаки. 2021 год, с возможными клиническими испытаниями в 2024 году, Япония.
Это новое открытие довольно сложно объяснить. Подробное научное обоснование можно найти в оригинальной статье1 . Его суть в том, что ученые обнаружили у диких мышей специальные белки BMP, которые могут подавлять или ускорять рост зубов в разных условиях. Если белки связываются с геном USAG-1, то возникает врожденная адентия – отсутствие зубов. Если же ввести против USAG-1 антигены, то можно добиться роста новых зубов. Пока это только решает проблему врожденной адентии у мышей, но исследователи хотят пойти дальше и провести испытания в надежде найти механизм зарождения новых зубов у людей. Но даже если это и произойдет, то еще очень не скоро.
Другой подход – выращивание новых зубов
Когда мы теряем зрелый зуб, для роста нового нет причин. И именно это хотят исправить ученые из Берлинского технического университета. Они утверждают, что уже разработали конкретную технологию и запатентовали ее.
Суть процесса в том, что из пульпы зубов человека извлекают клетки и заставляют их размножаться в лаборатории. На следующем этапе клетки культивируются в пластинах с микроэлементами и начинают взаимодействовать между собой, образуя трехмерный клеточный шар – зубной органоид. Его можно сравнить с зубным зачатком.
Вся концепция заключается в имплантации органоида в челюсть пациента и запуске естественного роста зуба. В лабораторных условиях это уже успешно продемонстрировали. Сейчас главной задачей является перенос процедуры в биологическую среду.
Ученые отмечают, что зубы «спроектированы» так, чтобы расти из собственных клеток пациента, поэтому в процессе нет необходимости использовать стволовые клетки. Таким образом, с новым методом отпадает множество этических вопросов. Но пока технологии не вышли из лабораторий и не стали протоколами лечения. Ученые даже не могут сказать, когда это станет возможно.
Как видите, несмотря на все достижения науки, новые зубы мы отращивать еще не научились. Поэтому всеми силами нужно сохранять «старые».
Стоматологи давно предложили способы не потерять их раньше времени. Ежедневная гигиена и профилактика кариеса, применение дополнительных средств по уходу за зубами – нитей, ершиков и ирригаторов, а также визиты к врачу для осмотра не реже раза в год – так ждать воплощения научной мечты будет намного комфортнее.
1 Anti–USAG-1 therapy for tooth regeneration through enhanced BMP signaling – Science Advances 12 Feb 2021 Vol 7, Issue 7 DOI: 10.1126/sciadv.abf1798.
