Смогут ли ученые выращивать новые зубы прямо во рту
Зубы на полку класть не придется. Ученые всего мира полны решимости избавить человечество от вставных челюстей и научиться выращивать новые зубы прямо во рту.
Вековечную мечту всех пациентов — никогда больше не слышать звук бормашины — пытаются исполнить по всему миру. Оно и понятно: почему акуле или слону менять зубы по мере негодности можно, а нам — таким продвинутым и высокоразвитым — нельзя? Два комплекта на всю жизнь, один из которых временный, а второй замаешься чинить — разве это справедливо?
Не спать!
Ученые, как известно, тоже люди, в зубных кабинетах, разинув рты, периодически оказываются, а значит, стимул имеют нешуточный. Вот и напрягают извилины, что те аж дымятся. Пока, правда, упражняются на братьях меньших.
Этапы большого пути выглядят примерно так:
2002 год — англичане клонировали «зародыши» поросячьих зубов, вживили их крысам, и у тех выросли пусть слабенькие, но новые зубы. 2007 год — японцы сделали примерно то же самое, но зубы у мышей были уже больше похожи на настоящие, разве что без корня.
2009 год — они же добились появления корня, но подкачал размер конечного продукта — выращенные из стволовых клеток зубы оказались меньше родных. 2013 год — торжество уринотерапии: китайцы вырастили у мыши человеческий зуб, взяв за основу стволовые клетки, полученные из мочи (да, они там тоже есть).
2015 год — американцы за два месяца получили в пустой зубной лунке у крысы полноценный зуб правильной формы. Правда, пришлось повозиться: вживлять в челюсть полимерный ячеистый каркас, заполнять ячейки костным белком и стимуляторами роста, но главное, что зуб крыска растила сама, сподвигнув на правое дело собственные стволовые клетки.
2017 год — в Лондоне поврежденные крысиные зубы научили самопломбироваться. С помощью стволовых клеток и лекарства, применяемого для борьбы с болезнью Альцгеймера, полости в зубах заполнились собственным дентином за шесть недель...
Казалось бы — вот оно, счастье, уже на пороге, уже названивает настойчиво в дверь. Встань да открой. Ан нет. Крысы с мышами хоть и убиваются ради человечества пачками, а все-таки к людям имеют отдаленное отношение. Челюстью не вышли. У грызунов зубы, стачиваясь, растут всю жизнь, а значит, таланта к стоматологической регенерации у них явно больше.
Да и сами зубы, как известно, вещь довольно сложносочиненная. Мало того что разной формы, так еще и материал для самообразования черпают из нескольких зародышевых «закромов».
Мягкие ткани — из одних клеток, эмаль и дентин — из других. И это еще далеко не все составляющие, участвующие в формировании наших челюстей, — в этом году еще какие-то новые нашли. Там, внутри, вообще все очень заморочено.
Например, клетки, формирующие дентин (их называют одонтобласты), остаются с хозяином на всю жизнь. Клетки, формирующие эмаль (амелобласты), исчезают после прорезывания зуба. А клетки цемента, которым покрыт корень зуба (цементобласты), остаются в пародонте лишь частично. В итоге дентин к самовосстановлению способен, у цемента с этим большие проблемы, а эмаль регенерировать и вовсе отказывается. И вот как при такой анархии отращивать зубы по новой?
— Путь только один — стволовые клетки, — считает Елена Кречина, заместитель директора Центрального НИИ стоматологии и челюстно-лицевой хирургии МЗ РФ. — Но проблема в генетической детерминации, которую не так-то просто получить. Стволовые клетки должны мало того что расти в нужном направлении, но еще и правильно модифицироваться — где надо, образовывать костную ткань, где надо — соединительную и т.д. Знаю, что пульпу на данный момент уже выращивают, а остальное… Боюсь, тут речь пойдет даже не о десятилетии. Никто не сможет просто так ввести что-то в челюсть и вырастить у человека зуб, об этом и речи нет.
Обидно, конечно — столько лет мучаются, и все не отрастят. Хотя вот генетики смотрят на ситуацию более оптимистично:
— Я думаю, что пробуксовка в этой области связана с тем, что большой бизнес существует вокруг зуботехнических практик, — считает Олег Былино, сотрудник лаборатории регуляции экспрессии генов в развитии Института биологии гена РАН. — Представляете, что будет, если завтра выяснится, что можно запросто выращивать себе зубы? Куда девать заводы по производству стоматологических материалов, технологию имплантации зубов, прочие профильные вещи?
Хотя, конечно, им в ближайшее время банкротство точно не грозит. Ведь клеточные технологии — удовольствие не из дешевых, а тут речь о персонализированной медицине. Сначала надо извлечь индуцированные стволовые клетки, из них получить предшественников зубной ткани, потом пересаживать их человеку и дальше контролировать процесс роста зуба. Причем, если вы заготовите вагон клеток от Ивана Ивановича и попробуете их всем пересаживать, будет иммунологическое отторжение. То есть в каждом случае нужно действовать только с клетками конкретного пациента. А это очень дорого. Хотя, мне кажется, для элиты какие-то подобные технологии уже наверняка существуют. У мышей-то выращивают. А все эти зубные внутренности… Они же автоматически вырастают. Когда клетки начинают в нужном направлении дифференцироваться, они выделяют всякие факторы роста — факторы роста нерва, факторы роста сосудов и так далее, и те развиваются в нужном направлении — от нас это уже не зависит, клетки сами все делают. Вообще, у человека многие механизмы находятся в дремлющем виде, хотя прекрасно работали в эмбриональном состоянии, так что дальнейшие исследования в области регенеративной медицины могут привести к тому, что их разбудят и можно будет выращивать не только зубы, но и конечности, чинить сердце, и так далее. И технология с зубами тут наверняка будет одной из самых простых.
Пятая нога
С конечностями, наверное, и впрямь посложнее будет. Хотя еще в 30-е годы прошлого века наш биолог Лев Полежаев заставлял отрастать то, что расти вроде бы не должно. Для начала он вспомнил, что способность к регенерации отдельных частей тела, как правило (бывают и исключения), снижается по мере «усложнения» животного. Оторви кусок от гидры, губки или червя — восстановятся и дальше заживут. У низших позвоночных вроде тритонов, аксолотлей и саламандр регенерируют уже только отдельные части (конечности, жабры, хвосты, носы и т.д.). А вот у млекопитающих с этим просто беда. Полежаеву, как представителю именно этого класса, стало, естественно, обидно. И он решил посмотреть, чем отличается постампутационный процесс у тех, кто способен отрастить себе новую лапу, и тех, кому это не дано. Выяснилось, что у первых ткани в области раны не рубцуются, а как бы обращаются вспять — клетки теряют специфическую принадлежность к той или иной части тела (мышце, кости, хрящу и т.д.), вновь становятся похожими на эмбриональные, начинают активно размножаться и — быстренько повторяют весь процесс по созданию недостающей детали.
Ну, а остальным животным приходится довольствоваться культей, потому что у них клетки, наотрез отказавшись повторять уже однажды пройденный путь, просто затягивают поверхность раны рубцовой тканью.
Полежаев решил воззвать к их совести. И насильно низвел до примитивного состояния — просто покрошил в мелкий винегрет, разрушив всю структуру и клеточные связи. Сначала под карающий меч регенерации попали головастики-подростки, потом досталось лягушкам (у них с регенерацией тоже плохо), потом — крысятам и новорожденным опоссумам. И у всех из механически травмированной (позже стали это делать с помощью химпрепаратов или тока) культи отрастала новенькая конечность.
Проделывать то же самое с человеком Полежаев то ли не стал, то ли ему не дали. А вот в Австралии в 1972 году таким образом удалось отрастить ампутированную (без зашивания раны) ногтевую фалангу ребенку. Спустя два года в Англии повторили эксперимент и получили тот же результат у подростка — полноценный палец с костью, мышцами, ногтями, кожей и даже папиллярным узором (позже детский хирург Синтия Иллингворс (Illingworth), вдохновившись результатом, перестала в подобных случаях зашивать рану кожей, как этого требовала традиция, и получила несколько сотен задокументированных случаев отрастания фаланг). Еще через два года наш детский хирург Станислав Долецкий тоже сообщил о том, что схема работает. Первоначально считалось, что работает она только у детей. Но десятилетия практики показали, что если ампутация происходит именно в районе ногтевой фаланги, и если от ногтя при этом хоть что-то остается (рана при этом должна быть все время открытой), палец отрастает вновь примерно за три месяца. И даже крошить клетки по методу Полежаева не надо. В чем причина такой живучести, наука выяснила лишь спустя 40 с лишним лет. Как оказалось, в основании ногтя находится небольшое количество стволовых клеток, которые помогают ему расти. Так что когда часть ногтя вместе с куском пальца утрачивается, они активизируются и довольно быстро, а главное, качественно (без швов, рубцов и потери чувствительности) восстанавливают все, как было.
Кстати, о Полежаеве. Помните, в начале мы упоминали о достижении англичан 2017 года, где поврежденный крысиный зуб заставили запломбироваться собственным дентином? Так вот, Полежаев еще в прошлом веке делал это без всяких хитрых лекарств, и не у жалких грызунов, а у собак. Высверливал в клыках камеру вплоть до пульпы, собирал полученные в ходе сверления опилки, смачивал пенициллином, заталкивал все это в камеру и прикрывал сверху фосфатцементом. Последний через две недели снимали и обнаруживали под ним полноценную биологическую пломбу, состоящую из твердого дентина. С такими пломбами псы жили годами… Черепушки Полежаев тоже регенерировал. Ну, не в том смысле, что новые головы отращивал. Он выпиливал из кости черепа довольно приличные участки, дробил кость в мелкое крошево, заполнял им дырку, а сверху зашивал кожей. В итоге через неделю череп получался как новенький — на месте дырки нарастала новая кость...
Где-то до 90-х годов у неврологов было устойчивое убеждение, что регенерация мозга невозможна, нервные клетки не восстанавливаются и вообще — что из головы упало, то пропало. Полежаев еще в 60-х годах экспериментально доказал, что это не так. А заодно и регенерировал невосстановимую при обычных условиях мышцу сердца (обращал вспять рубцы и очаги некроза в области инфаркта)… К сожалению, как это часто бывает, в его истории слишком мало было людей, действовавших по принципу «талантам надо помогать, бездарности пробьются сами» — помогали не сильно, мешали активно.
Было бы наоборот, может, и зубы у всех уже вырастали бы по первому требованию, и протезы мы видели бы только в музеях, и об Альцгеймере знали лишь как о забытой болячке.
СПРАВКА
Оказывается, зубы лечили еще во времена палеолита. В Италии был найден мужской череп возрастом 14 тысяч лет. Один из его зубов был поражен кариесом и тщательно выскоблен от разложившихся тканей с помощью микролита (крошечного кремниевого лезвия). Первая известная археологам бормашина действовала в Пакистане 7500–9000 лет назад. Там на кладбище обнаружены останки как минимум девяти человек, которым древние дантисты сверлили зубы. Скорее всего, это делали с помощью смычковой дрели. Как показала реконструкция, процедура занимала меньше минуты. А вот самой старшей из найденных пломб — 6500 лет. Ее нашли на территории Словении. Отверстие в зубе было запечатано пчелиным воском, который, как известно, в теплом состоянии мягкий и пластичный, а во рту застывает, да к тому же обладает антибактериальными и противовоспалительными свойствами.
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
В Университете Тафтса (США) обнаружили, что у планарий новая голова, выросшая взамен оторванной, сохраняет воспоминания старой. Совсем как у пришельца Джека Джибса (кинофильм «Люди в черном»), которому в воспитательных целях периодически отстреливали голову. Планарии предпочитают жить в тени, но если какую-то из них исследователи приучали не бояться света, а потом обезглавливали, обновленная особь также не страдала светобоязнью.
КСТАТИ
Оказывается, днем раны на человеке заживают в два раза быстрее, чем ночью. Это связано с тем, что клеткам, которые ликвидируют последствия аварии (их называют фибробластами), для работы нужен белок актин. А его уровень в организме напрямую зависит от времени суток.
Читайте также: Исследователи выяснили, какие напитки вредят здоровью зубов