Dc-dent.ru

Выращивание зубов из стволовых клеток

Выращивание зубов — миф или реальность

Вот уже много лет в источниках массовой информации периодически появляются сообщения о том, что стало возможным выращивание зубов на месте утраченных или поврежденных. Это, естественно, не может оставить равнодушными людей, для которых отсутствие зубов стало проблемой. Что же происходит в этой области на самом деле?

До сих пор достоверных сведений о том, что выращивание зубов разработано для людей, не обнаружено. Однако многочисленные лаборатории во всем мире плодотворно работают над этой проблемой и уже добились определенных успехов.

Выращивание зубов американскими исследователями

В медицинском центре Колумбийского университета США профессор Джереми Мао и его исследовательская группа разрабатывают новый метод восстановления зубов взамен утраченных. Статья исследователя на эту тему была размещена в журнале Journal of Dental Research.

По методике Мао в челюсьт пациента будет имплантирован каркас из капролактона и гидроксиапатита, являющихся биосовместимыми полимерами. Этот каркас получают методом трехмерной печати, его конструкция предусматривает обилие канальцев диаметром 200 мкм, заполненных специфическими веществами, стимулирующими клеточный рост (stromal-derived factor-1, SDF1) и морфогенным костным белком (bone morphogenetic protein-7, BMP7).

Эти факторы заставляют собственные стволовые клетки пациента вырабатывать ткань зуба, причем в строго указанном направлении, формируя полноценный зуб правильной формы. В итоге получается практически естественным путем выращенный зуб.

Метод протестирован пока только на крысах, но уже теперь видно, что он имеет хорошую перспективу для переноса технологии на человеческий организм. Возможно, уже в скором будущем вместо протезирования в клиниках начнут выращивать новые зубы по методу Джереми Мао.

Выращивание зубов в Японии

В Японии выращивание зубов пошло по другому пути. Они осуществили выращивание полноценного зуба в пробирке и пересадку его в челюсть мыши.

Для выращивания использовались мезенхимальные и эпителиальные клетки мыши. Клеточный материал был помещен в коллагеновый каркас, и после приенения технологий выращивания тканей был получен полноценный зуб величиной 1,3 миллиметра. Он имел вполне сформировавшиеся эмаль, пульпу, дентин, кровеносные сосуды и нервные окончания, был правильной формы и выглядел как обычный зуб мыши.

Этот зуб был имплантирован в челюсть восьминедельной мыши взамен удаленного резца. Подсаженный зуб прижился в челюсти отлично и функционировал как обычный зуб.

Это только первый шаг в разработке новой технологии. Ученые испытывают различные методики выращивания зубов не только на коллагеновой основе, но и на живых тканях, выращенных отдельно in vitro. Целью разработчиков является создание технологии, позволяющей выращивать полноценные органы из нескольких клеток организма.

Исследования выращивания зубов в Украине

В Полтавском Центре трансплантации тканей ученый-генетик Александр Баранович разработал технологию выращивания зубов посредством стволовых клеток. Эта технология уже прошла испытания на первых добровольцах и показала весьма обнадеживающие результаты.

Источником стволовых клеток украинский ученый сделал выпавшие детские молочные зубы. По собственной оригинальной методике он выделяет из них вещество, под воздействием которого клетки десны преобразовываются в ондонтобласты — зародышевые клетки зубов. Под воздействием специальных методик из этих клеток образуются полноценные зубные ткани — дентин, пульпа, эмаль и нервные волокна.

Украинский ученый попытался запатентовать свою технологию выращивания зубов, но оказалось, что подобный метод не так давно уже был запатентован американской стоматологической корпорацией «Adeсkron». На продолжение исследований и разработку собственной оригинальной методики ученому, как всегда, не хватает средств.

Выращивание зубов в России

Не менее трех московских стоматологических сетевых центров уже третий год предлагают желающим опробовать на себе новую методику выращивания зубов. По словам генерального директора одного из этих центров, технология, по которой они работают, разработана отечественными учеными.

Директор утверждает, что за время работы с этой методикой не было ни одного случая негативных последствий выращивания зубов. Однако до сих пор со всех желающих испытать на себе действие технологии выращивания зубов руководство центра берет расписку, что они осведомлены об экспериментальности метода и в случае неудачи клиника не несет за это ответственности.

Хотя с клиентов, согласившихся подвергнуться выращиванию зубов, не берут иной платы, кроме накладных расходов на технологический процесс, тем не менее удовольствие это стоит недешево. Выращивание одного зуба обходится примерно в 3 000 евро. И в желающих недостатка нет, несмотря на такие жесткие условия.

До сих пор ученые не могут гарантировать нормальное развитие выросшего зуба. Дело в том, что после инъекции у пациента вырастает молочный зуб, который через несколько лет выпадает, но будет ли на его месте расти постоянный зуб, клиника гарантировать не может. Зато обещает в случае, если постоянный зуб все же не вырастет, повторить операцию подсадки уже за половинную оплату.

Руководство по выращиванию зубов

Тканевую инженерию в стоматологии применяли еще в эпоху фараонов: древнейшие известные зубные имплантаты найдены археологами именно в Египте. Среди них есть и зубы, которые были реимплантированы женщине на место утерянных и частично интегрировались с живой тканью. В мужской челюсти обнаружился искусственный зуб, мастерски вырезанный из раковины моллюска еще 5500 лет назад. Но несмотря на внушительный срок, полноценного лечения пациента с адентией, то есть полной или частичной потерей зубов, не существует до сих пор.

История вопроса

около 330 до н.э.

Аристотель описывает регенерацию кончика хвоста у ящерицы.

1950-е

В костном мозге найдены два типа стволовых клеток: гемопоэтические предшественники кровяных телец и мезенхимальные предшественники костной и хрящевой ткани, включая зубы.

Впервые выделены и выращены «в пробирке» эмбриональные стволовые клетки мышей.

Стволовые клетки обнаружены в зубной пульпе человека.

Успешная изоляция и культивирование в лаборатории эмбриональных стволовых клеток человека.

Показано, что мезенхимальные стволовые клетки в пульпе способны регенерировать дентиноподобные тканевые комплексы.

Удается выделить популяцию стволовых клеток из еще живых остатков разрушенного зуба.

Обнаружение стволовых клеток в периодонтальной связке, которая удерживает зуб на месте.

Зрелые дифференцированные клетки мышей успешно «перепрограммированы» в стволовые (индуцированные плюрипотентные) клетки.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки получены из фибробластов человека.

Из стволовых клеток пульпы на искусственном скаффолде выращены дентиноподобные комплексы.

Свои или искусственные

Ортопедические конструкции и имплантаты до некоторой степени компенсируют функции утраченного зуба, однако у этих искусственных заменителей отсутствуют сосуды, нервные окончания и рецепторы. Кроме того, они не образуют периодонтальную связку — слой соединительной ткани между корнем зуба и костью, формирующей стенку лунки. Периодонт способствует закреплению зуба в альвеоле и обеспечивает его механическую устойчивость: сила жевательных мышц человека составляет целых 390 кг, и связка распределяет это давление между зубами.

В отличие от зуба, имплантат неподвижен, а развитие вокруг него соединительной ткани часто заканчивается воспалением (периимплантитом) и требует удаления искусственного зуба. Кроме того, имплантат не может быть соединен в одну конструкцию с зубами пациента как раз из-за неспособности адекватного распределения давления ввиду отсутствия периодонта. Наконец, имплантированный заменитель требует куда более внимательного отношения к гигиене полости рта, что снова возвращает нас к основному источнику наших проблем, «человеческому фактору». Очевидно, идеальным решением была бы технология выращивания настоящих живых зубов, а не пересадка искусственных. Так давайте перейдем к делу.

Самый ранний признак развития зубов — образование дентальной пластинки, подковообразного утолщения эпителия, которое тянется вдоль верхней и нижней челюстей эмбриона. Пройдя через несколько этапов, она образует корни отдельных зубов. Координацию этого процесса обеспечивают как минимум четыре эпителиальных сигнальных центра, клетки которых выделяют вещества, регулирующие формирование зуба.

Все перечисленное выше пригодится нам и для создания новых зубов методами тканевой инженерии. «Рецептура» выращивания любой биологической ткани требует трех базовых компонентов: стволовых клеток, внеклеточного матрикса (скаффолда, который предоставляет опору для развивающихся клеточных структур) и, наконец, факторов роста, объединенных в необходимые для развития зуба сигнальные пути. Пойдем по порядку и начнем с главных героев — стволовых клеток, обладающих одонтогенной компетентностью и способных развиться в ткани зубов.

Дентальные стволовые клетки

В отличие от большинства зрелых клеток, стволовые клетки способны проходить через множество делений и понемногу специализироваться, формируя клетки разных типов. Эмбриональные стволовые клетки тотипотентны и могут превратиться в любой из более чем 200 видов клеток взрослого организма. Постнатальные стволовые клетки сохраняются и в тканях взрослого организма. Они мультипотентны, то есть способны дать начало лишь определенным типам клеток, и локализуются в соответствующих тканях, будь то костный мозг, кровеносные сосуды, печень, кожа или дентальные ткани.

В зависимости от локализации дентальные стволовые клетки (ДСК) подразделяются на стволовые клетки пульпы, удаленных молочных зубов, периодонтальной связки, десны, клетки предшественников зубного фолликула Это дает нам немало возможностей их заполучить. Стволовые клетки пульпы можно выделить прямо из удаленных зубов — это удобный и перспективный источник ДСК, подходящих для восстановления как дентина, пульпы и цемента, так и костной ткани. Помимо этого, они проявляют выраженную нейрорегенеративную активность, ингибируя гибель нейронов, астроцитов и олигодендроцитов после травмы, ускоряя восстановление поврежденных аксонов. Популяция стволовых клеток удаленных молочных зубов может дифференцироваться в клетки костной и нервной тканей, а ДСК десны подходят для восстановления пародонта, мышц и даже сухожилий.

Механизмы развития одонтогенных стволовых клеток окончательно не выяснены, однако идентифицировано уже более 200 работающих в них генов. Понятно, что каждый тип ДСК имеет свои особенности, которые обещают им применение не только в стоматологии, но и в других областях медицины. Другим ресурсом стволовых клеток для выращивания зубов остаются индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные «перепрограммированием» взрослых дифференцированных клеток за счет обработки специальным коктейлем сигнальных молекул. Ученые продолжают развивать безопасные методы создания ИПСК и их использования.

Межклеточный матрикс

Но ресурс стволовых клеток для выращивания зубов еще даже не полдела. Для развития и образования сложной структуры зрелой ткани требуется опора, скаффолд из молекул межклеточного матрикса: именно он поддерживает прикрепление, миграцию и пространственную организацию клеток. Просветы и поры в нем обеспечивают движение клеток, ростовых факторов и обмен веществ. Искусственный скаффолд должен быть прост в использовании, обладать биосовместимостью, способностью к деградации в организме и низкой иммуногенностью, хорошими механическими свойствами

Среди синтетических материалов для формирования скаффолда стоит упомянуть «биоактивное» стекло, которое может срастаться с биологическими тканями, полимолочную кислоту и композиты на основе металла, керамики или полимеров. Все они позволяют изготовлять скаффолды необходимой формы, хотя их применение остается весьма ограниченным из-за низкой биосовместимости и токсичности. В противоположность им натуральные биоматериалы для скаффолдов — такие как коллаген, хитозан или гиалуроновая кислота — биосовместимы и легко биодеградируются. Однако они менее прочны и способны вызывать реакции отторжения.

В любом случае идеальным материалом для скаффолда будет структура, полученная непосредственно из натуральных полимеров внеклеточного матрикса или из их синтетических аналогов. Росшие на таком скаффолде стволовые клетки пульпы и периодонта при обработке соответствующими сигнальными веществами успешно развивались в одонтогенном направлении — к образованию тканей зуба. Впрочем, к этому мы еще вернемся, а пока нам нужен третий вид ингредиентов.

Читать еще:  Укрепление эмали зубов в домашних условиях

Сигнальные пути

Стволовые клетки — наш основной ресурс, скаффолд — основа его развития, но дирижировать их взаимодействием должны сигнальные молекулы, включая факторы роста и интерферирующие РНК. Факторы роста — это молекулы пептидов, передающие сигналы для управления клеточным поведением через воздействие на специфические рецепторы на поверхности клеток. Они обеспечивают взаимосвязь и взаимодействие между клетками, а также между ними и внеклеточным матриксом. Так, если кариозная полость оказалась близко к чувствительной пульпе или у пациента наблюдается повышенная стираемость зубов, соответствующие факторы роста запускают образование вторичного и третичного дентина. Идентифицирован и целый ряд факторов роста, действующих во время развития зубов, таких как костный морфогенетический белок (BMP), тромбоцитарный фактор роста (PDGF) и фактор роста фибробластов (FGF). Их доставляют к стволовым клеткам с помощью наночастиц или через сам скаффолд, заполняя его нужным набором молекул.

Для контроля над дифференцировкой клеток используют и молекулы интерферирующей РНК. Они связываются с матричной РНК и останавливают синтез того или иного белка. Для целевой доставки такую РНК превращают в ДНК и в виде плазмиды переносят в клетку. Теперь у нас есть все необходимое для получения зуба: дентальные стволовые клетки (в ассортименте), скаффолд (продукт, идентичный натуральному) и факторы роста (по вкусу).

Рецепт готов

Базовые принципы тканевой инженерии зубов уже разработаны, и попытки перейти к применению на практике предпринимаются больше полутора десятков лет. Пионерами в выращивании зубов можно назвать английских ученых, которые приступили к таким исследованиям еще в 2002 году. И хотя их эксперименты по регенерации твердых зубных тканей особого результата не принесли, уже вскоре ученые из команды Такаши Цуи провели более успешные опыты, продлившиеся около двух лет. После решения ряда проблем им удалось выделить дентальные стволовые клетки из мышиных эмбрионов, «собрать» из них биоинженерный зачаток, вырастить из него полноценный зуб и имплантировать его в челюсть мыши.

Протокол, подготовленный японскими специалистами в ходе этой работы, стал одним из ключевых руководств, которыми пользуются ученые для экспериментов в области тканевой инженерии. На него опирались и российские ученые из стоматологического университета имени Евдокимова (МГМСУ): в 2017 году им удалось провести собственные успешные опыты по выращиванию мышиных зубов. Человеческие зубы более сложны и громоздки, и вырастить их пока не удается. Остаются нерешенными проблемы, связанные с иннервацией и кровоснабжением «биоинженерного» зуба, его связочным аппаратом, а главное — с выбором пула стволовых клеток.

Дело в том, что получить человеческие ДСК можно из здорового зуба (повредив его) или из зуба с удаленной пульпой. Доступные же клетки — такие, как стволовые клетки десны, — не обладают одонтогенной способностью. Научиться получать нужные ДСК из имеющихся ресурсов или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пока только предстоит. Однако нет сомнений в том, что через некоторое время биоинжиниринг зубов поможет и взрослым, и детям окончательно забыть о трепете перед визитом к стоматологу.

stsvv

Стоматология. Понятная и Доступная.

Лучший блог о стоматологии и имплантации зубов

Признаться, меня очень даже достали подобного рода сенсации, периодически появляющиеся даже в очень серьезных изданиях. А еще интереснее всякого рода конспирологические теории, типа: “Стоматологи специально тормозят внедрение выращивания зубов из стволовых клеток, поскольку боятся остаться без работы”.
Помилуйте, но если заниматься этим будут не стоматологи, то кто будет выполнять подобные процедуры?

Давайте трезво взглянем на технологию “выращивания зубов” из стволовых клеток и оценим ее перспективы.

Мало кто знает, что зубы – это производные эпителиальных тканей. Да, зубы имеют общее с волосами, ногтями и мозгами происхождение. Причем формируются зубы весьма и весьма специфично.

Вы знаете, что зуб состоит из твердых и мягких тканей. Мягкая ткань – это пульпа, проще говоря “нерв”, который находится внутри зуба, в специальной полости. Пульпа имеет мезенхимальное происхождение, другими словами, образуется из абсолютно другого эмбрионального листка и не имеет ничего общего с эмалью или цементом.
Пульпа содержит в своем составе клетки-одонтобласты, формирующие дентин, а также питающие их сосуды и нервные волокна.
Пока происходит формирование зубов, одонтобласты продуцируют т. н. первичный дентин. После прорезывания зубов этот процесс идет очень медленно (образуется вторичный дентин), а в случае каких-либо повреждения зуба, ответной реакцией служит образование третичного дентина со стороны повреждения.
Другими словами, дентин способен к регенерации, поскольку клетки-одонтобласты остаются на протяжение всей жизни в пульпарной камере.

Основа зуба, как по объему так и по весу – это дентин. Он представляет из себя пористую твердую ткань, что-то вроде сотовой конструкции, в каналах которых находятся отростки одонтобластов. Как только кариес достигает дентина, инфекция очень-очень быстро распространяется по этим самым дентинным канальцам и в пульпе зуба возникает воспаление, которое мы называем пульпитом. Именно поэтому для развития пульпита ДАЛЕКО НЕ ВСЕГДА требуется прямое сообщение кариозной полости с пульпарной камерой зуба.

Эмаль зуба – самая твердая ткань человеческого организма. Она намного тверже стали и испытывает ни с чем несопоставимые нагрузки.
Эмаль формируют клетки-амелобласты, которые, в отличие от одонтобластов, присутствуют только в период формирования зуба в зубном зачатке, а после прорезывания зуба исчезают.
Именно поэтому эмаль не регенерирует и не восстанавливается при повреждении (например, при кариесе).
Зубная эмаль с микроскопической точки зрения устроена очень сложно. Она состоит из трехмерно закрученных так называемых эмалевых призм, строение которых во многом определяет ее прочность и резистентность к кариесу.
Эмаль покрывает коронковую часть зуба, придает ей характерный цвет и прозрачность. Поэтому первым признаком повреждения эмали, нарушения ее строения, служат изменение цвета и прозрачности зубов.

Корень зуба покрыт цементом. Цемент тверже дентина, но значительно мягче эмали. Цемент формируется в период формирования зубов клетками-цементобластами, незначительное количество которых остается в пародонте и после прорезывания зубов. Цемент, как и эмаль, не способен к регенерации.
В цемент корня вплетаются волокна пародонта – очень прочные соединительнотканные связки, которые как бы подвешивают зуб в лунке. Другими словами, здоровый зуб вообще не контактирует с костью напрямую.
Пародонт нужен для амортизации жевательной нагрузки, также с его помощью происходит питание цемента корня зуба.

Цементобласты, как и амелобласты, имеют эпителиальное происхождение.

Для чего я все это Вам рассказываю? Чтобы Вам стало ясно, насколько сложно устроен каждый Ваш зубик и сколько тканей и клеток участвует в его формировании и развитии. Стало быть, чтобы воссоздать полноценный зуб из стволовых клеток, нам необходимо провести весь процесс формирования зуба в пробирке.

Теперь немного о стволовых клетках.

Сейчас даже школьники знают, что стволовая клетка – это такая протоклетка, из которой можно получить любую клетку организма. И что в нашей крови содержится энное количество этих самых стволовых клеток в “спящем” состоянии.

То есть, чтобы вырастить из стволовых клеток что-то похожее на орган или ткань, нам необходимо:

а) выделить нужное количество стволовых клеток из крови.
б) заставить стволовую клетку дифференцироваться в нужном направлении. Другими словами, нужно сделать что-то, чтобы она при делении превращалась в нужную нам клетку – гепатоцит, остеобласт, амелобласт, нейрон и т. д.

И, если с первой задачей современная наука более-менее справляется, то вторая задача представляет собой серьезную проблему.

Некоторое время назад были открыты медиаторы – особые гормоноподобные вещества, влияющие на дифференцировку клеток. Обработав культуру стволовых клеток нужным медиатором, можно заставить превратиться ее в печеночную, почечную или хрящевую ткань – все зависит от того, какой медиатор используется.
Так вот, наш организм состоит из сотен различных клеток, а медиаторы открыты лишь для некоторых из них. Например, известны медиаторы, заставляющие превращаться стволовую клетку в гепатоцит (основная ткань печени) или эритроцит.

Есть и другой способ заставить стволовые клетки делиться в нужном направлении. Например, подсадить культуру стволовых клеток прямо в орган и ждать, что из этого получится. Именно на этом способе основана т. н. “терапия стволовыми клетками”, которая сейчас широко пиарится в медицине. О клинической и достоверной эффективности подобных методик говорить сложно, поскольку еще неясно, вырастает там что-нибудь, если вырастает вообще.
Поэтому, если Вы когда-нибудь столкнетесь с “клеточной терапией”, особенно в косметологии – будьте осторожны. Ну об этом мы как-нибудь поговорим отдельной темой.

Вернемся к нашим баранам зубам.

Если мы хотим воссоздать полноценный зуб, нам необходимо заставить стволовые клетки делиться в нужном направлении. Так, чтобы из них получились:
1. Амелобласты
2. Цементобласты
3. Одонтобласты
4. Фибробласты пульпы, клетки сосудов, нервные волокна пульпы
5. Фибробласты пародонта

Причем, наша цель – не бесформенная культура клеток. а создание органа определенной формы.
В этом плане вырастить из стволовых клеток печень или почку значительно легче, нежели зуб. Поскольку от формы печени, будь она круглая или квадратная, не зависит ее работоспособность, в то время как функциональность зуба определяется, прежде всего, его формой.

И вот тут появляется еще одна проблема. Все зубы (а их, если Вы помните, тридцать два) имеют разную форму, хотя и не отличаются в клеточном строении друг от друга. Как сделать из выращиваемого зуба именно клык или большой коренной зуб? Что определяет его форму и назначение? Этот вопрос пока остается открытым и по нему нет однозначного мнения.

Ну, допустим, нам удалось вырастить зуб нужной формы и размера. И он не просто идентичен настоящему зубу. Он живой! И теперь его надо пересадить в место отсутствующего зуба.

Некоторое время я занимался аутотрансплантацией зубов. То есть, пересаживал восьмерки на место удаленных шестых зубов и наблюдал, что из этого получится. Подробнее об этом Вы можете почитать здесь>>. Клинического распространения данная методика не получила и не получит (из-за низкой клинической эффективности), поэтому мои работы в этом направлении можно отнести скорее к науке, нежели к практике.

Также мне часто приходится иметь дело с вывихнутыми зубами. И могу сказать, что даже при идеальном соответствии зуба лунке процесс приживления идет успешно далеко не всегда. Хотя, иногда все получается очень даже хорошо.

Понятное дело, что реплантировать вывихнутый зуб или же пересадить зуб мудрости в заранее подготовленную лунку значительно проще, нежели интегрировать зуб, выращенный в пробирке. Однако, мы до сих пор не научились вживлять вывихнутые зубы со стопроцентной гарантией, не говоря уже о пересадке собственных зубов! О каком вживлении выращенных искусственно зубов может идти речь?

То есть, если даже будут преодолены все препятствия и мы сможем вырастить зубы в пробирке, то проблема интеграции этих зубов в живой организм останется неразрешенной.

ОДНАКО, есть выход. можно пересаживать не выращенный зуб, а, скажем, зубной зачаток на ранней стадии. А потом просто подождать, когда зуб прорежется. Вроде как все очень просто, но. и здесь возникает ряд неразрешимых пока сложностей.
Во-первых, пока нет возможности стимулировать развитие зубных зачатков и рост зубов. Исследования в этой области ведутся, но с переменным успехом.
Во-вторых, возникает вопрос дифференцировки самих зубов. Будет обидно, если из зачатка, пересаженного на место отсутствующего резца, вырастет зуб мудрости или что-нибудь подобное.
В-третьих, как организовать питание зачатков? В естественных условиях, их кровоснабжение обеспечивается сетью тонких сосудов, превращающихся потом сосудисто-нервный пучок пульпы. Как это сделать что-то подобное – очень-очень сложный вопрос, неразрешимый даже в обозримом будущем.

Читать еще:  Как вырвать коренной зуб дома

Сейчас периодически появляются сообщения о выращенных из стволовых клеток зубах, которые были успешно пересажены тем же мышам. И вроде как эти зубы даже работают.
Но. есть несколько нюансов, о которых в прессе не сообщают, либо сообщают вскользь.

Во-первых, эти самые экспериментальные зубы выращивают на керамической матрице. Так будущие зубы дифференцируют и задают им форму.
Во-вторых, в этих зубах отсутствует дифференцировка тканей. То есть, в них нет пульпы, эмали, цемента и т. д. Это просто керамический каркас, наполненный фибробластами. И полноценными зубами их назвать нельзя.
В-третьих, зубочелюстной аппарат мышей существенно отличается от зубочелюстной системы человека. Хотя бы тем, что у грызунов зубы растут в течение всей жизни, а следовательно способности к регенерации и восстановлению зубной ткани у них выше.
В-четвертых, не было сообщений о выращивании и пересадке грызунам функционально активных зубов (тех, которые действительно используются в жевании), например резцов. Обычно пытаются вырастить и пересадить моляры, премоляры, функциональность которых у мышей (в отличие от человека) не высока.

Следовательно, эти технологии в практической медицине не применимы и имеют прикладное научное значение.

Ну и, последнее – цена вопроса.
Я думаю, вряд ли выращивание зубов будет востребовано в широкой медицинской практике хотя бы из-за стоимости технологии. Посмотрите, сколько сейчас стоит дентальная имплантация и сколько труда и времени она занимает. С зубами из стволовых клеток все будет в разы сложнее и дороже. И если сейчас стоимость операции дентальной имплантации в Москве составляет, в среднем, тысячу долларов США, то в нашем случае столько будет стоить один только забор стволовых клеток. И это, заметьте, самая дешевая по себестоимости процедура.

Поэтому, выращивание зубов из стволовых клеток, аки редиски на грядке – удел далекого-далекого будущего. И даже если подобная технология станет возможной лет эдак через пятьдесят-сто, то вряд ли мы сможем себе позволить зубы, выращенные в пробирке, ибо цена их будет очень велика.

Так что берегите то, что есть! А если чего не хватает, подумайте о дентальной имплантации. Обозримое стоматологическое будущее – именно за этим перспективным направлением.

Выращивание зубов из стволовых клеток

Даже самую прочную пломбу или надёжный имплантат рано или поздно приходится менять, но скоро эта проблема может быть решена. Российские учёные научились выполнять восстановление зуба стволовыми клетками в лабораторных условиях, то есть уже через 10-15 лет пациенты смогут получать новые полноценные зубы, которые будут приниматься организмом человека как свои собственные.

Как вырастить зуб из стволовых клеток

Первая технология выращивания предполагает использование зачатка (чаще всего берётся у эмбриона), который подсаживается в ткани живых органов (в качестве подопытных были выбраны грызуны), причём лучше всего для этих целей подходят почки из-за оптимального температурного режима и усиленного кровоснабжения. Уже через 2 недели вырастает пригодный для пересадки зубик, который пересаживают в лунку взамен удалённого. Там маленький зуб продолжает расти и в результате вырастает в полноценный зуб. Однако такой метод имеет некоторые сложности, главная из которых заключается в том, что достаточно сложно получить зачаток для регенерации зуба. Сейчас в качестве эксперимента его берут у эмбрионов, а также используют для этих целей стволовые клетки, но сама технология пока ещё отработана слабо, и формирование зачатка удаётся редко.

3D печать — неожиданное, но эффективное решение

Следующая методика выращивания зубов предполагает применение биопечати: для этого используют живые клетки, которые берут из пульпы удалённых зубов, и затем «штампуют» их прямо в лунке. Поэтому учёные рекомендуют беречь удалённые зубы и ни в коем случае не выбрасывать их. Также специалисты, разрабатывающие новые зубные технологии, отмечают, что особую ценность представляют молочные зубы, в которых содержится множество стволовых клеток. Молочные зубки затем могут пригодиться для выращивания не только новых зубов, но и тканей органов, если возникнет такая необходимость. А благодаря полной совместимости риск отторжения тканей организмом будет сведён практически к нулю.

История развития технологии

Впервые вырастить искусственные зубы удалось японским учёным ещё в 2002 году, когда зародыши свиных зубов были пересажены крысам. Зубки получились слабенькими, но начало было положено. Через пять лет японцы повторили эксперимент и новые зубы оказались уже прочнее, однако не имели корней. В 2013 году свой эксперимент провели китайцы, которые смогли вырастить человеческий зуб у мыши, а зачаток был сформирован из стволовых клеток, взять из человеческой. мочи (как оказалось, стволовые клетки там тоже присутствуют).

Пять лет назад американцам удалось вырастить первый полноценный зуб у крысы, а британцы в 2017 году добились самопломбирования крысиных зубов при повреждении. Однако эти опыты напрямую перенести на человеческий организм нельзя, поскольку зубы грызунов обладают намного лучшей регенерацией. Тем не менее, подключившиеся к исследованиям российские учёные полны оптимизма и заявляют, что через 10 лет проблема выращивания настоящих зубов может быть решена. Так что будем надеяться, что зубы из стволовых клеток в Москве станут реальностью уже в ближайшие годы, и вставные челюсти нам больше не грозят.

Впервые в Москве! Выращивание зубов из стволовых клеток.

Признаться, меня очень даже достали подобного рода сенсации, периодически появляющиеся даже в очень серьезных изданиях. А еще интереснее всякого рода конспирологические теории, типа: “Стоматологи специально тормозят внедрение выращивания зубов из стволовых клеток, поскольку боятся остаться без работы”.
Помилуйте, но если заниматься этим будут не стоматологи, то кто будет выполнять подобные процедуры?

Давайте трезво взглянем на технологию “выращивания зубов” из стволовых клеток и оценим ее перспективы.

Мало кто знает, что зубы – это производные эпителиальных тканей. Да, зубы имеют общее с волосами, ногтями и мозгами происхождение. Причем формируются зубы весьма и весьма специфично.

Вы знаете, что зуб состоит из твердых и мягких тканей. Мягкая ткань – это пульпа, проще говоря “нерв”, который находится внутри зуба, в специальной полости. Пульпа имеет мезенхимальное происхождение, другими словами, образуется из абсолютно другого эмбрионального листка и не имеет ничего общего с эмалью или цементом.
Пульпа содержит в своем составе клетки-одонтобласты, формирующие дентин, а также питающие их сосуды и нервные волокна.
Пока происходит формирование зубов, одонтобласты продуцируют т. н. первичный дентин. После прорезывания зубов этот процесс идет очень медленно (образуется вторичный дентин), а в случае каких-либо повреждения зуба, ответной реакцией служит образование третичного дентина со стороны повреждения.
Другими словами, дентин способен к регенерации, поскольку клетки-одонтобласты остаются на протяжение всей жизни в пульпарной камере.

Основа зуба, как по объему так и по весу – это дентин. Он представляет из себя пористую твердую ткань, что-то вроде сотовой конструкции, в каналах которых находятся отростки одонтобластов. Как только кариес достигает дентина, инфекция очень-очень быстро распространяется по этим самым дентинным канальцам и в пульпе зуба возникает воспаление, которое мы называем пульпитом. Именно поэтому для развития пульпита ДАЛЕКО НЕ ВСЕГДА требуется прямое сообщение кариозной полости с пульпарной камерой зуба.

Эмаль зуба – самая твердая ткань человеческого организма. Она намного тверже стали и испытывает ни с чем несопоставимые нагрузки.
Эмаль формируют клетки-амелобласты, которые, в отличие от одонтобластов, присутствуют только в период формирования зуба в зубном зачатке, а после прорезывания зуба исчезают.
Именно поэтому эмаль не регенерирует и не восстанавливается при повреждении (например, при кариесе).
Зубная эмаль с микроскопической точки зрения устроена очень сложно. Она состоит из трехмерно закрученных так называемых эмалевых призм, строение которых во многом определяет ее прочность и резистентность к кариесу.
Эмаль покрывает коронковую часть зуба, придает ей характерный цвет и прозрачность. Поэтому первым признаком повреждения эмали, нарушения ее строения, служат изменение цвета и прозрачности зубов.

Корень зуба покрыт цементом. Цемент тверже дентина, но значительно мягче эмали. Цемент формируется в период формирования зубов клетками-цементобластами, незначительное количество которых остается в пародонте и после прорезывания зубов. Цемент, как и эмаль, не способен к регенерации.
В цемент корня вплетаются волокна пародонта – очень прочные соединительнотканные связки, которые как бы подвешивают зуб в лунке. Другими словами, здоровый зуб вообще не контактирует с костью напрямую.
Пародонт нужен для амортизации жевательной нагрузки, также с его помощью происходит питание цемента корня зуба.

Цементобласты, как и амелобласты, имеют эпителиальное происхождение.

Для чего я все это Вам рассказываю? Чтобы Вам стало ясно, насколько сложно устроен каждый Ваш зубик и сколько тканей и клеток участвует в его формировании и развитии. Стало быть, чтобы воссоздать полноценный зуб из стволовых клеток, нам необходимо провести весь процесс формирования зуба в пробирке.

Теперь немного о стволовых клетках.

Сейчас даже школьники знают, что стволовая клетка – это такая протоклетка, из которой можно получить любую клетку организма. И что в нашей крови содержится энное количество этих самых стволовых клеток в “спящем” состоянии.

То есть, чтобы вырастить из стволовых клеток что-то похожее на орган или ткань, нам необходимо:

а) выделить нужное количество стволовых клеток из крови.
б) заставить стволовую клетку дифференцироваться в нужном направлении. Другими словами, нужно сделать что-то, чтобы она при делении превращалась в нужную нам клетку – гепатоцит, остеобласт, амелобласт, нейрон и т. д.

И, если с первой задачей современная наука более-менее справляется, то вторая задача представляет собой серьезную проблему.

Некоторое время назад были открыты медиаторы – особые гормоноподобные вещества, влияющие на дифференцировку клеток. Обработав культуру стволовых клеток нужным медиатором, можно заставить превратиться ее в печеночную, почечную или хрящевую ткань – все зависит от того, какой медиатор используется.
Так вот, наш организм состоит из сотен различных клеток, а медиаторы открыты лишь для некоторых из них. Например, известны медиаторы, заставляющие превращаться стволовую клетку в гепатоцит (основная ткань печени) или эритроцит.

Есть и другой способ заставить стволовые клетки делиться в нужном направлении. Например, подсадить культуру стволовых клеток прямо в орган и ждать, что из этого получится. Именно на этом способе основана т. н. “терапия стволовыми клетками”, которая сейчас широко пиарится в медицине. О клинической и достоверной эффективности подобных методик говорить сложно, поскольку еще неясно, вырастает там что-нибудь, если вырастает вообще.
Поэтому, если Вы когда-нибудь столкнетесь с “клеточной терапией”, особенно в косметологии – будьте осторожны. Ну об этом мы как-нибудь поговорим отдельной темой.

Читать еще:  Флюороз зубов лечение

Вернемся к нашим баранам зубам.

Если мы хотим воссоздать полноценный зуб, нам необходимо заставить стволовые клетки делиться в нужном направлении. Так, чтобы из них получились:
1. Амелобласты
2. Цементобласты
3. Одонтобласты
4. Фибробласты пульпы, клетки сосудов, нервные волокна пульпы
5. Фибробласты пародонта

Причем, наша цель – не бесформенная культура клеток. а создание органа определенной формы.
В этом плане вырастить из стволовых клеток печень или почку значительно легче, нежели зуб. Поскольку от формы печени, будь она круглая или квадратная, не зависит ее работоспособность, в то время как функциональность зуба определяется, прежде всего, его формой.

И вот тут появляется еще одна проблема. Все зубы (а их, если Вы помните, тридцать два) имеют разную форму, хотя и не отличаются в клеточном строении друг от друга. Как сделать из выращиваемого зуба именно клык или большой коренной зуб? Что определяет его форму и назначение? Этот вопрос пока остается открытым и по нему нет однозначного мнения.

Ну, допустим, нам удалось вырастить зуб нужной формы и размера. И он не просто идентичен настоящему зубу. Он живой! И теперь его надо пересадить в место отсутствующего зуба.

Некоторое время я занимался аутотрансплантацией зубов. То есть, пересаживал восьмерки на место удаленных шестых зубов и наблюдал, что из этого получится. Подробнее об этом Вы можете почитать здесь>>. Клинического распространения данная методика не получила и не получит (из-за низкой клинической эффективности), поэтому мои работы в этом направлении можно отнести скорее к науке, нежели к практике.

Также мне часто приходится иметь дело с вывихнутыми зубами. И могу сказать, что даже при идеальном соответствии зуба лунке процесс приживления идет успешно далеко не всегда. Хотя, иногда все получается очень даже хорошо.

Понятное дело, что реплантировать вывихнутый зуб или же пересадить зуб мудрости в заранее подготовленную лунку значительно проще, нежели интегрировать зуб, выращенный в пробирке. Однако, мы до сих пор не научились вживлять вывихнутые зубы со стопроцентной гарантией, не говоря уже о пересадке собственных зубов! О каком вживлении выращенных искусственно зубов может идти речь?

То есть, если даже будут преодолены все препятствия и мы сможем вырастить зубы в пробирке, то проблема интеграции этих зубов в живой организм останется неразрешенной.

ОДНАКО, есть выход. можно пересаживать не выращенный зуб, а, скажем, зубной зачаток на ранней стадии. А потом просто подождать, когда зуб прорежется. Вроде как все очень просто, но. и здесь возникает ряд неразрешимых пока сложностей.
Во-первых, пока нет возможности стимулировать развитие зубных зачатков и рост зубов. Исследования в этой области ведутся, но с переменным успехом.
Во-вторых, возникает вопрос дифференцировки самих зубов. Будет обидно, если из зачатка, пересаженного на место отсутствующего резца, вырастет зуб мудрости или что-нибудь подобное.
В-третьих, как организовать питание зачатков? В естественных условиях, их кровоснабжение обеспечивается сетью тонких сосудов, превращающихся потом сосудисто-нервный пучок пульпы. Как это сделать что-то подобное – очень-очень сложный вопрос, неразрешимый даже в обозримом будущем.

Сейчас периодически появляются сообщения о выращенных из стволовых клеток зубах, которые были успешно пересажены тем же мышам. И вроде как эти зубы даже работают.
Но. есть несколько нюансов, о которых в прессе не сообщают, либо сообщают вскользь.

Во-первых, эти самые экспериментальные зубы выращивают на керамической матрице. Так будущие зубы дифференцируют и задают им форму.
Во-вторых, в этих зубах отсутствует дифференцировка тканей. То есть, в них нет пульпы, эмали, цемента и т. д. Это просто керамический каркас, наполненный фибробластами. И полноценными зубами их назвать нельзя.
В-третьих, зубочелюстной аппарат мышей существенно отличается от зубочелюстной системы человека. Хотя бы тем, что у грызунов зубы растут в течение всей жизни, а следовательно способности к регенерации и восстановлению зубной ткани у них выше.
В-четвертых, не было сообщений о выращивании и пересадке грызунам функционально активных зубов (тех, которые действительно используются в жевании), например резцов. Обычно пытаются вырастить и пересадить моляры, премоляры, функциональность которых у мышей (в отличие от человека) не высока.

Следовательно, эти технологии в практической медицине не применимы и имеют прикладное научное значение.

Ну и, последнее – цена вопроса.
Я думаю, вряд ли выращивание зубов будет востребовано в широкой медицинской практике хотя бы из-за стоимости технологии. Посмотрите, сколько сейчас стоит дентальная имплантация и сколько труда и времени она занимает. С зубами из стволовых клеток все будет в разы сложнее и дороже. И если сейчас стоимость операции дентальной имплантации в Москве составляет, в среднем, тысячу долларов США, то в нашем случае столько будет стоить один только забор стволовых клеток. И это, заметьте, самая дешевая по себестоимости процедура.

Поэтому, выращивание зубов из стволовых клеток, аки редиски на грядке – удел далекого-далекого будущего. И даже если подобная технология станет возможной лет эдак через пятьдесят-сто, то вряд ли мы сможем себе позволить зубы, выращенные в пробирке, ибо цена их будет очень велика.

Так что берегите то, что есть! А если чего не хватает, подумайте о дентальной имплантации. Обозримое стоматологическое будущее – именно за этим перспективным направлением.

Зубы можно вырастить: приживётся ли здоровый клык, если поставить его вместо больного

Дабы облегчить страдания человечества, ученые разработали массу способов восполнить потерю. Протезы, коронки, импланты – все это хорошо, но так хочется помечтать о более продвинутом способе восстановления жевательной функции – например, отращивать зубы заново – как волосы или ногти.

Специалисты в области биоинженерии работают над этим вопросом. Двигаются в двух направлениях. Вырастить зуб отдельно и затем имплантировать его пациенту. Или заставить расти прямо во рту – как это происходит у крыс, бобров и других грызунов, а также у верблюдов и лам, у которых зубы растут всю жизнь. Активные изыскания в этой области начались в 2002 г., когда английские исследователи научились выращивать у мышек целые, но пока еще слабенькие зубы из отдельных клеток. Через пять лет японцы получили полноценные новые зубы, но без корня. Вскоре корень для грызунов появился, но выращенные зубы оказались намного меньше родных зубов.

Стволовые клетки на каркасе

– Решение проблемы образования нового зуба в зрелом возрасте – задача, достойная самой высокой награды в науке и медицине, – уверен специалист по генной инженерии, канд. биол. наук Илья Духовлинов. – Сложность в том, что зуб представляет собой очень сложную структуру, несмотря на кажущуюся внешнюю простоту. Дентин должен быть надежно защищен эмалью. Для ее выработки и обновления нужно активировать адамантобласты – клетки, формирующие эмаль коронки при развитии зачатка зуба, которые в нашем организме присутствуют ограниченное время.

  • В 2013 г. китайские исследователи из Института биомедицины и здравоохранения в Гуанчжоу использовали стволовые клетки, которые выделили из человеческой мочи. Опасность такого подхода – в самих стволовых клетках. Управлять в точности процессом их дифференцировки, то есть превращения в клетку нужной ткани, не всегда удается. Стволовые клетки могут поддерживать рост опухолевых клеток, а иногда и трансформироваться в них.
  • Следующая работа британских ученых показала, что синхронизировать пропорциональный рост дентина, эмали и корней зуба непросто – в итоге получаются очень слабые зубы.
  • В этом плане качественным скачком стала работа ученых Колумбийского Университета (США): они создали каркас, который «привлек» уже собственные стволовые клетки, и в каркасе образовался дентин. Скорее всего, так безопаснее. Однако росла эмаль, и были проблемы с корневыми структурами зуба.
  • В 2014 г. в Гарвардском Университете нашли способ стимуляции собственных стволовых клеток в основании зуба ультразвуком. Зубы начинают расти, но опять-таки не удается получить нормальные форму и размер.
  • К опытам подключаются ученые из Дальневосточного федерального Университета. В их экспериментах зубы растут активно, у них крепкие корни – но есть сложности с эмалью. Хотя создана перспективная технология, применимая к выращиванию любого другого органа.

Проблемы, которые надо устранить: не удается воспроизвести зубную эмаль и «синхронизировать» одновременный рост всех компонентов зуба – они получаются маленькие и кривые. Есть сложности с корнями – обеспечить «заякоривание» зуба в десне сложно. Работы много, но мы стоим на пороге решения действительно уникальной задачи.

Сложнее, чем полет на Марс

А что думают о передовых технологиях практикующие зубные врачи? Не боятся остаться без работы?

Станислав Васильев. Фото: apexdental.ru

– В ближайшие полвека, а то и сто лет нам точно это не грозит, – уверяет стоматолог-хирург Станислав Васильев. – Выращивание зубов – сложнее, чем полет на Марс: до широкого коммерческого применения очень далеко. Кроме названных сложностей при воссоздании зуба, следует понимать, какой он будет формы. В этом плане вырастить из стволовых клеток печень или почку легче, чем зуб, поскольку от того, будь ли печень круглая или квадратная, не зависит ее работоспособность. А для зуба это важно.

Потом, даже если нам удалось вырастить зубы нужных форм и размеров, их надо пересадить на место. Некоторое время я занимался аутотрансплантацией: пересаживал восьмерки на место удаленных шестых зубов. Но было много отторжений.

Приходилось иметь дело и с вывихнутыми зубами. Реплантировать их или пересадить зуб мудрости в подготовленную лунку проще, чем интегрировать зуб, выращенный в пробирке, но и тут он не всегда легко приживается. И пока мы не научились вживлять собственные зубы со стопроцентной гарантией, что уж говорить о пересадке чужих зубов и выращивании новых!

Регенерация тканей – технология ближайших ста лет

Тема эта интересная. В Уфе, где я учился в медуниверситете, профессор Радмир Хасанов пытался пересаживать зубы от человека к человеку. Экспериментировал и с трансплантацией зубов, изъятых у покойников. Он консервировал эти зубы в растворе на основе башкирского меда, и потом пересаживал живым людям. Пробовал лечить зубы вне ротовой полости. Их удаляли, проводили нужные манипуляции и сажали на старое место.

Наконец, мы подошли к цене вопроса. Сейчас установить имплант в Москве стоит в среднем $1 тыс. Для трансплантации же зубов во столько обойдется только забор стволовых клеток. Так что выращивание зубов из стволовых клеток, как редиски на грядке, удел далекого-далекого будущего.

На хранение в банк

В 2017 г. исследователи Московского государственного медико-стоматологического университета создали в пробирке мышиные зубы из зачатка, взятого у эмбриона. Там же осваивается технология биопечати зуба прямо в лунке. В ход идут живые клетки из пульпы удаленного зуба. Именно поэтому, утверждает профессор Игорь Малышев, разумно не отдавать молочные зубки «фее», а хранить их в банке стволовых клеток.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector