Вирощування зубів – майбутнє, яке вже настало

Колись людина була лише однією клітиною, з якої згодом сформувалися зародкові листки, а з них – окремі системи органів. Ще на початку минулого століття біологи розуміли, що процес вирощування нової тканини або органу теоретично можливий. Практично це було складно реалізувати через відсутність необхідних умов і глибокого розуміння відповідних процесів.

Сьогодні вирощування тканин – реальність. У лабораторіях, наприклад, можна виростити шкіру. До речі, ця технологія вже використовується для пацієнтів, які отримали опіки. Що стосується вирощування органів – то і тут є успіхи, правда, поки не медичного характеру. Спрощена модель цього процесу виглядає наступним чином: за допомогою біопринтера на каркас наносяться клітини, що формують тканини органу. В даному випадку у біопринтер замість чорнила – стовбурові клітини, які після нанесення на каркас спеціалізуються у відповідні клітини (наприклад, клітини серця, нирок, печінки і так далі).

Якщо ви вважаєте, що з вирощуванням зубів справи йдуть легше, ніж з іншими органами, то помиляєтеся. Зуби виростають з безлічі різних типів клітин. Зокрема, амелобласти формують емаль; одонтобласти – дентин; цементобласти – цемент. Крім того, сформовані зуби також містять клітини імунної системи і рецептори, що вловлюють зміни тиску і температуру.

Одна з проблем, з якою стикаються вчені, які намагаються виростити зуб – це походження клітин-попередників зубів. Так, амелобласти походять з ектодерми (зовнішній листок зародка), одонтобласти і цементобласти – з нервового гребеня (четвертого зародкового листка). Іншими словами, перед дослідниками постає завдання по змішуванню різних типів клітин в певних пропорціях. Крім того, цим клітинам потрібно створити умови, щоб вони змогли спеціалізуватися в клітини-попередники зубів. З цієї причини поки ще ніхто не зміг виростити зуб поза організмом. Вчені ж поки працюють над тим, як змусити щелепу виростити нові зуби, коли з природних причин це вже неможливо. Ось такий підхід на даному етапі розвитку науки виглядає посильним. Повне вирощування зуба «в пробірці» – питання декількох десятиліть, якщо в осяжному майбутньому не відбудеться епохальних змін в технологіях.

Питанням, як виростити нові зуби, задавалися багато науковців. Той факт, що постійні зуби виростають лише раз, спонукає вчених впритул зайнятися цим питанням. Адже, якщо щелепа раз змогла виростити зуби, потрібно допомогти їй зробити це знову.

Ще у 80-х роках минулого століття вчені стали намагатися втілити ідею виростити зуби в реальність. Тоді проводили дослідження з пересадки зубних зародків від ембріонів людини. Технологія виявилася складною, тому масового застосування в медичній практиці так і не отримала. Пропонуємо розглянути найбільш значимі досягнення в цій справі за останні 20 років:

• 2002 рік – у Великій Британії з різних клітин вченим вдалося виростити цілий зуб. При цьому зуб відрізнявся підвищеною крихкістю, тому ніяк не міг зійти за кандидата для застосування на практиці.
• 2007 – японським вченим вдалося виростити зуби лабораторним мишам. Однак, такі зуби були позбавлені коренів.
• 2009 – використані стволові клітини для вирощування як зубів, так і їх коренів лабораторним тваринам. У порівнянні з 2007 роком, це явний успіх. Єдина проблема – вирощені зуби виявилися за розміром менше, ніж природні зуби мишей.
• 2013 – вчені з Китаю зробили спробу виростити людські зуби на щелепі лабораторних мишей. Для цього використовували стовбурові клітини, отримані з сечі людини.
• 2015 – вирощування зуба переходить на нові рубежі. Вченим вдається виростити зуби за допомогою стовбурових клітин на заздалегідь підготовленому каркасі.
• 2017 – вчені використовують одну з експериментальних речовин для боротьби з хворобою Альцгеймера в якості стимулятора для стовбурових клітин. Вченим вдається посилити розмноження, а також спеціалізацію клітин. Зокрема, вдалося направити спеціалізацію клітин в бік утворення одонтобластів, що формують дентин.
• 2018 – дослідникам вдається за допомогою синтетичних біополімерів направити зростання нанокристалів апатиту. Примітно, що подібним чином відбувається зростання і в людському організмі.
• 2020 – американські вчені застосували стовбурові клітини для вирощування зубів. Експеримент на тваринах пройшов успішно. Впроваджені в щелепу зачатки зубів через 9-10 тижнів сформували зуби. Та ж група американських вчених провела дослідження по вирощуванню зубів на заздалегідь підготовленому каркасі з натуральних матеріалів. Стовбурові клітини добре приживаються до елементів каркасу і формують відповідні структури зубів.

Останні 30 років в біології та медицині можна сміливо називати бумом у вивченні стовбурових клітин. Ці клітини привертають увагу вчених з тієї простої причини, що вони можуть стати джерелом молодості, а за найсміливішими прогнозами – безсмертя.

Стовбурові клітини є недиференційованими. В процесі своєї життєдіяльності вони можуть перетворитися в будь-яку іншу спеціалізовану клітину. У дорослої людини резерв стовбурових клітин обмежений. У якийсь момент їх стає критично мало, що не дозволяє органам і системам підтримувати колишній рівень функціональності. Тому вважається, що процедури по введенню стовбурових клітин дозволяють омолодити тіло.

Найцікавіша якість стовбурових клітин – їх можливість спеціалізуватися в інші клітини. Це відкриває дорогу вченим для вирощування тканин і органів. Умовно кажучи, у пацієнта можна взяти кілька стовбурових клітин, розмножити їх в лабораторії, а потім за допомогою спеціальних стимуляторів і умов – змусити ці клітини перетворитися, наприклад, в клітини серця, печінки, нирок, м’язів і так далі. Для цього спочатку створюється каркас органу, на який за допомогою біопринтера (де замість чорнила клітини) наносяться стовбурові клітини. Теоретично і вирощування зуба можливо за допомогою такої технології. Сьогодні над цим щільно працюють американські, британські, японські та китайські дослідники.

Поки зовнішній спосіб вирощування зубів (поза організмом) виглядає складним. З цієї причини увагу вчених сфокусовано на методику імплантації в щелепу зачатків зубів (внутрішній спосіб вирощування зубів). Це дозволить домогтися другої зміни зубів, а потім і третьої (якщо буде потрібно).

Як вже говорилося вище, для цих цілей застосовуються зародкові клітини зубів, взятих у ембріонів. Як не складно здогадатися, на людях така процедура неможлива з етичних міркувань. Тому вчені пропонують використовувати стовбурові клітини, яких можна «навчити» так, щоб вони перетворилися в зародкові клітини зубів. І вже ці клітини підсаджують в щелепу. На тварин ця методика апробована не раз. Відзначимо, що з кожним роком такі дослідження прогресують, і вирощені таким чином зуби все ближче наближаються за своїми характеристиками до природних зубів.

Однак, незважаючи на настільки вражаючі успіхи, без ложки дьогтю в бочці меду не обійшлося. Методика внутрішнього вирощування зубів у тварин поки не може бути перенесена на людей. Причин тому кілька – як медичних, так і юридичних і етичних.

В першу чергу потрібно сказати, що вирощені зуби за своїми характеристиками відрізняються від природних зубів. Вони не такі міцні, їх форма далека від ідеальної. Поки невідомо, як такі зуби поведуть себе в майбутньому. Які наслідки для органів ротової порожнини від такої процедури. Вченим поки невідомо, чи можуть такі методики, наприклад, збільшити ймовірність розвитку пухлинних процесів.

Сьогодні перед дослідниками в цій області поставлено кілька завдань щодо вдосконалення технології вирощування зубів, а саме:

• Удосконалити методику культивування і ділення стовбурових клітин. Головним чином, необхідно домогтися того, щоб знову сформований зуб мав природне співвідношення емалі, дентину і пульпи. Культура стовбурових клітин повинна ділитися таким чином, щоб в ній дотримувався баланс між амелобластами, одонтобластами і цементобластами.
• Домогтися отримання зуба заданого розміру і форми. Новостворені зуби повинні мати відповідний розмір, форму. Крім того, кожен зі зростаючих зубів повинен з’явитися на своєму місці. Іншими словами, на місцях іклів повинні рости ікла. У пацієнта буде куди більше проблем, якщо, наприклад, на місці різця утворюється жувальний зуб.
• Висока приживлюваність. Проблема приживлюваності – одна з ключових у трансплантології. Теоретично, взяті у пацієнта стовбурові клітини не повинні стати джерелом агресії з боку імунної системи. Вченим належить вирішити це питання, домігшись 100% толерантності імунної системи.

З огляду на вищевикладені складності, поки вирощування зуба відбувається тільки в лабораторіях, але не в клініках. Тільки після того, як дослідження на добровольцях пройдуть успішно, можна говорити про впровадження даної методики в медичну практику. А поки, якщо пацієнт втратив зуби, то стоматології пропонують ряд ефективних альтернатив. Більшості наших читачів вони знайомі. Проте , представляємо їх вашій увазі.

Сьогодні проблема відсутності зубів вирішується порівняно легко. Стоматологи пропонують не тільки усунення естетичного дефекту, але і відновлення функціональних можливостей зубного ряду. Якщо зуб врятувати не вдалося, то виправити ситуацію можна за допомогою протезування або імплантації. У кожного з цих способів є як переваги, так і недоліки. Розглянемо їх докладніше.

Імплантація зубів: переваги і недоліки

Протезування зубів: переваги і недоліки

З огляду на переваги і недоліки імплантації та протезування, лікар підбирає для пацієнта оптимальний варіант. Враховуються як медичні показання, так і побажання пацієнта.