Исследователи полагают, что выращенные в лабораторных условиях зубы однажды смогут стать альтернативой синтетическим зубным имплантатам.
За последние два десятилетия ученые манипулировали генами, чтобы выращивать человеческие клетки там, где вы их совсем не ожидаете. Известно, что человеческие уши и кожа выращивались на мышах.
Совсем недавно даже удалось вырастить ранние человеческие почки в свиных животах. Мир биоинженерии не для слабонервных.
Большая часть этих манипуляций делается в угоду одному дню, когда генетически модифицированные животные используются для создания запасных органов и тканей для пациентов-людей, не имеющих доступа к донорам. Теперь, согласно исследованию, опубликованному в журнале Stem Cells Translational Medicine, исследователи показали, что возможно культивировать выращенные в лабораторных условиях клетки человеческих зубов внутри рта свиньи. Исследователи полагают, что эти результаты могут однажды привести к разработке биологических заменителей зубов, которые можно будет использовать вместо несовершенных синтетических зубных имплантатов, используемых в настоящее время. Результаты статьи были впервые обнаружены MIT Technology Review.
Исследователи-стоматологи из Университета Тафтса взяли клетки из пульпы человеческого зуба, смешали их с клетками из эмали свиного зуба и высеяли их на «каркас». Затем его выращивали in vitro в биореакторе в течение недели, чтобы помочь клеткам размножаться. Недавно восстановленный зубной зачаток, частично человеческий, частично свиной, затем имплантировали в челюсти нескольких подопытных свиней. Когда исследователи снова проверили свиней несколько месяцев спустя, они «наблюдали образование тканей, похожих на зубы». Во рту свиньи были видны ее обычные острые, похожие на бивни клыки, седлающие рядом с более мелкими, немного более похожими на человеческие зубными выступами.Теоретически, похожий процесс может происходить и у людей. Как ранее сообщал Popular Science, ученые полагают, что возможно «посеять» зубную конструкцию в ткани десен человека и в конечном итоге вырастить ее в полностью сформированный зуб. Однако этот подход рискован. Клетки зубов, которые продолжают расти бесконечно, могут стать раковыми.
Синтетические зубные имплантаты неидеальны
Зубные имплантаты, обычно изготавливаемые из титана или титанового сплава, а затем ввинчиваемые в челюстную кость пациента, стали более популярной альтернативой зубным протезам в последние годы. Исследования, проведенные Национальным институтом здравоохранения, показывают, что тенденция к увеличению числа зубных имплантатов будет продолжаться. Но даже несмотря на то, что имплантаты лучше, чем полное отсутствие зубов, они не идеальны. Повторное жевание на неправильно расположенных синтетических зубах может привести к повреждению челюстной кости и в конечном итоге привести к отказу имплантатов. Бактерии на имплантатах также могут привести к потенциально опасным инфекциям.Натуральные зубы, напротив, не нужно сверлить, и вместо этого они прикреплены к челюсти с помощью связочных тканей, что, теоретически, может снизить риск повреждения челюсти в будущем. Вот тут-то и возникает идея выращивания натуральных зубов у свиней.
Для своего эксперимента исследователи взяли шесть двухлетних взрослых мини-свиней и хирургическим путем удалили у них третьи резцы и первые премоляры. (Мини-свиньи были выбраны потому, что их нижние челюсти по размеру и анатомии похожи на человеческие). Затем исследователи поместили биоинженерные зубные конструкции в отверстия для удаления. Через два и четыре месяца исследователи снова проверили и обнаружили доказательства успешного роста зубов примерно у 50% свиней.
Эксперимент был заметно улучшен по сравнению с предыдущим тестом, где зубные конструкции вставлялись в двухмесячных свиней. Исследователи полагают, что в этом случае зубы взрослых свиней могли повредить или сместить гибридные конструкции. Однако со старшими свиньями такой проблемы не было, поскольку их зрелые зубы уже присутствовали.
«Эти существенные изменения в нашем экспериментальном подходе позволили нам добиться значительно более высокого уровня успешной регенерации зубов», — пишут исследователи.
Путь к альтернативам натуральным зубам
Хотя результаты многообещающие, они, вероятно, пока не приведут к созданию пригодных для использования зубных конструкций для людей. Зубы, которые выросли у мини-свиней, не достигли размера полного человеческого зуба и, вероятно, не выдержат регулярного использования. Имплантация лабораторно выращенных зубов человеку также является совершенно другой и все еще новой задачей, которая здесь не рассматривалась. Тем не менее, результаты доказали, что возможно выращивать биоинженерные клетки зубов, что, по словам исследователей, является заметным достижением, которое может заложить основу для «потенциальной клинически значимой альтернативы» синтетическим имплантатам в будущем.
Также есть признаки того, что пациенты-люди будущего могут быть восприимчивы к этой альтернативе. Опрос Pew Research 2018 года показал, что более половины (57%) взрослых американцев считают целесообразным генетически модифицировать животных для выращивания органов или тканей. Эта возросшая восприимчивость к технологии означает, что пациенты будущего, если им предоставить выбор между металлическими имплантатами или биоинженерной альтернативой, могут просто выбрать версию, выращенную на свинье.