Биоинженерия учится выращивать настоящие зубы — и это не фантастика, а ближайшее будущее

Когда дети теряют молочные зубы, на их смену уже готовы прийти постоянные. Но если выпадает взрослый зуб — второго шанса больше нет. Сейчас потерянные зубы можно заменить только протезами или титановыми имплантами, которые, увы, не передают ощущения и нагрузку так, как настоящие зубы.

Профессор стоматологической школы Университета Тафтса Памела Елик вместе с коллегами работает над революционной идеей: вырастить живые зубы для замены утраченных. В статье, опубликованной в конце 2024 года в журнале Stem Cells Translational Medicine, учёные показали, что им удалось вырастить зубы, похожие на человеческие, у свиней, используя комбинацию клеток зубов человека и свиньи. Это большой шаг к замене имплантов живыми биоинженерными зубами.

Титановые импланты хоть и хорошо срастаются с костью, лишены мягких тканей, окружающих корень естественного зуба. Именно эти ткани помогают амортизировать нагрузку при жевании, поддерживать здоровье костной ткани и обеспечивать сенсорную обратную связь. Если имплант установлен не идеально или человек слишком сильно нагружает его при еде, кость вокруг может начать разрушаться, создавая доступ бактериям и ускоряя отторжение импланта.

Как объясняет Памела Елик, даже создание живого корня зуба с собственным дентином и пародонтальными связками, на который можно было бы установить искусственную коронку, могло бы радикально улучшить состояние полости рта и общее здоровье человека.

Однако заставить организм заново вырастить зуб — задача непростая. Зубы изначально формируются из так называемой зубной почки — маленького зачатка клеток, который затем превращается во все составляющие зуба. Для выращивания живого зуба учёным пришлось создать искусственную зубную почку, объединив два типа клеток: зубные эпителиальные (образуют эмаль) и зубные мезенхимальные (формируют дентин, пульпу, цемент и связки).

Команда собрала мезенхимальные клетки из пульпы удалённых человеческих зубов мудрости и других здоровых зубов, убранных по ортодонтическим показаниям. Эпителиальные клетки у людей доступны только на очень ранней стадии развития, поэтому их заменили клетками, извлечёнными из зубных зачатков в челюстях свиней. В отличие от людей, свиньи могут формировать несколько комплектов постоянных зубов, что делает их отличными донорами клеток для исследований.

Извлечённые клетки выращивали в лаборатории и помещали на специальный каркас, который задавал правильное направление их развитию. Затем полученные биоинженерные зачатки зубов имплантировали в челюсти взрослых свиней и наблюдали за ними в течение нескольких месяцев.

Результаты обнадёживают: новые зубы развивались с теми же темпами, что и естественные зубы свиней, а по характеристикам очень напоминали человеческие. Хотя в рамках эксперимента зубы ещё не успели прорезаться через десну, их развитие шло по всем стадиям, как у настоящих.

«Мы смогли создать эти великолепные маленькие зубы», — говорит Елик. — «Они всё ещё внутри челюсти, но выглядят как настоящие человеческие».

В будущем команда планирует проводить эксперименты дольше, чтобы наблюдать за полным развитием зубов. Учёные также изучают сигнальные молекулы, которые управляют поведением клеток, чтобы в дальнейшем стимулировать рост зубов прямо внутри человеческой челюсти без необходимости выращивать клетки в лаборатории.

Их конечная цель — добиться того, чтобы клетки самого организма могли заново выращивать полностью человеческий зуб без использования клеток свиней. Елик уверена, что в течение следующего десятилетия это станет реальностью.

«Конечно, лучше всего сохранять свои зубы как можно дольше, — говорит Елик. — Но если что-то случится, мы надеемся предложить живые биологические замены».