Выращивание новых зубов реальность.Выращивание зуба. Выращивание зуба в России.Рост зубов. Выращивание полноценного зуба. Стоматологическая клиника Генри Кларка
Выращивание новых зубов
Выращивание новых зубов — хоть в три ряда, по желанию, уже не за горами. Ученые обнаружили гены, которые отвечают за формирование зубной эмали и рост целых зубов. И смогли по своему усмотрению либо лишить животных зубов, либо вырастить зубы где попало.
Исследователи из Цюрихского университета (University of Zurich) под руководством профессора Тимиоса Митсиадиса (Thimios Mitsiadis) выяснили, что зачаток лица и зубной системы формируется в период внутриутробного развития из эпителия и мезенхимы зародыша. Нарушение этого процесса приводит к развитию челюстно-лицевых патологий — дефектов развития зубов, заячьей губы и волчьей пасти.
Ученые решили провести исследования на специальных трансгенных мышах, чтобы выяснить схему временного и пространственного вовлечения генов в развитие зубной системы и лица.
А заодно и точно определить, какие гены отвечают за кариес и разрушение зубной ткани.
Беззубые мыши
Для эксперимента у подопытных животных искусственно нарушили фактор транскрипции гена Tbx 1. Отсутствие этого гена играет принципиальную роль в развитии синдрома Ди Джоржи, при котором у человека развивается ряд уродств сердца, тимуса, паращитовидной железы, лица и зубов. А также зубной эмали, которую авторы работы называют «самой твердой органической тканью».
Зубная эмаль, по словам исследователей, формируется путем минерализации определенных белков, которые выделяются эпителиальными клетками зуба – амелобластами. Эти клетки производят эмаль до того момента, когда зуб начинает прорезаться из десны.
Выяснилось, что у мышей с отключенным Tbx 1 обнаружился недостаток и в эмали, и в амелобластах. Правда, лабораторные животные прожили не очень долго и ученым пришлось заканчивать эксперимент на долгоживущих культурах тканей, которые и позволили проследить рост зубов до полной зрелости.
Связь между производством эмали и генами обнаружили и коллеги Митсиадиса из Орегонского университета. Правда, по их данным, на нехватку эмали влияет отключение фактора транскрипции другого гена — Ctip 2.
Зубы из стволовых клеток
Ученые из Цюриха также выяснили, что Tbx 1 вовлечен в производство стволовых клеток зубного эпителия, которые в свою очередь формируют амелобласты. Поэтому Митсиадис считает, что в некоторых случаях для восстановительной терапии при генетических аномалиях зубов можно использовать стволовые клетки. «Эти клетки в будущем могут пригодиться для новых технологий трансплантации, – объясняет профессор, — понимание генных механизмов, которые управляют ростом и восстановлением зубов, позволит нам производить новые продукты и ткани для замены травмированных и больных зубов. Хотя только на стволовые клетки ставку делать не стоит».
Мыши с волчьей пастью и акульими зубами
com/embed/2TGuT5Psu-k» title=»YouTube player»/>Исследователи из Медицинского центра Рочестерского университета (University of Rochester Medical Center), которыми руководит доктор Руланг Джанг (Rulang Jiang), решили не останавливаться на изучении особенностей происхождения зубной эмали. Они решили узнать, как растут сами зубы. И для этого тоже обратились к периоду формирования лица во время развития плода.
Для науки снова пришлось «страдать зубами» лабораторным мышам. Ученые вывели модифицированных животных, у которых «выключили» ген Osr 2 — по-видимому, «коллегу» Tbx 1. В его «зону ответственности» входила профилактика деформации зубов и появления волчьей пасти — врожденного дефекта, при котором две половины нёба не соединяются, образуя щель.
«Выбивание» Osr 2 привело к тому, что мышата появлялись на свет с волчьей пастью. Помимо этого у них вырастали зубы за пределом нормальной линии роста. Этот факт так заинтересовал Джанга, что он решил оставить волчью пасть на время в покое и сосредоточился на изучении путей роста зубов.
Первым признаком формирования зубов у эмбрионов млекопитающих служит утолщение эпителия вдоль линии челюсти. Это говорит о том, что сформировалась группа клеток, которую называют зубной пластинкой. Так как все зубы формируются впоследствии из этой пластинки, ученые предположили, что какое-то специальное качество эпителиальных клеток делает их пригодными для данного процесса. Предыдущие исследования показали, что зубы могли появляться из эпителия, который обычно не задействован в зубной пластинке. Но как проявлялись сигналы для роста зубов вне границ зубного ряда, ученые не знали.
Исследования в других лабораториях также показали, что для инициирования роста зубов нужен костный морфогенетический белок Bmp 4. У него есть собственный «усилитель сигнала» — белок Msx 1. Поэтому Джанг с коллегами предположил, что есть некоторый неизвестный фактор, который ограничил у мышей с недостатком Osr 2 рост зубов в один ряд, блокируя Bmp 4.
Дальнейшее исследование показало, что концентрация активного гена Osr 2 увеличивается в зачатке челюстей по направлению от щеки к языку.
А концентрация Bmp 4 увеличивается в обратном направлении. Причем если Osr 2 не работает, то активность Bmp 4 распространяется за пределы зубного ряда, а не ограничивается только зубной пластинкой. И тогда зубы могут вырастать далеко за пределами «традиционного» для млекопитающих зубного ряда.
Где расти зубам
На этом Джанг опять же не остановился. Он решил выяснить, почему у млекопитающих между зубами есть расстояние. И почему иногда его нет и смежные зубы выглядят сплавленными между собой. Поэтому исследователи вновь взялись за мышей, у которых удалили и ген Osr 2, и ген Msx 1.
Экспериментальным мышам, у которых не хватало только Msx 1, не смогли вырастить ни один зуб. А тем, у кого «выключили» оба белка, вырастили только первые коренные зубы. Эксперимент позволил ученым говорить о том, что даже если нет ставящего зубы на место Osr 2, то белка Bmp 4 вполне хватает, чтобы что-то во рту все-таки выросло. А вот без Msx 1 сигнал Bmp 4 не усиливался настолько, чтобы началось строительство следующего зуба в ряду.
Профессор Джанг предположил, что Bmp 4 сотрудничает с другими факторами формирования зубов и помогает создать «демаркационную зону» вокруг каждого зуба, где уже ничего не растет. Когда зуб почти созрел, Msx 1 уменьшает уровень запрета на рост и начинается развитие следующего зуба, управляемое Bmp 4.
Так как растут не только зубы, но и челюсть, каждый зуб должен получить сигнал, что кость челюсти уже достаточно для него отросла. Тут, по словам Джанга, и кроется механизм формирования волчьей пасти.
В планах команды из Рочестера – точно отследить генетическую цепь, которая управляет копированием зубов и развитием неба. Ну и, чтобы не отставать от коллег из Цюриха, понять, как можно применить стволовые клетки для лечения волчьей пасти. И выращивания зубов на пустом месте.
Материалы о нелегком становлении зубов на свое место можно прочитать на сайте Медицинского центра Рочестерского университета в журнале Science.
А про то, как появляется зубная эмаль, авторы исследования написали в журнале Development Biology и на сайте Цюрихского университета.
Как говорилось в одной поговорке, зубы дело наживное. Но скоро, похоже, можно будет нажить не искусственные зубы, а настоящие. Только зубы выращенные в пробирке. Об этом нам заявили японские ученые.
Японские ученые сообщили о том, что им удалось заменить мышиный зуб на выращенный в лаборатории из клеток и функционирующий аналогично первоначальному.
Для выращивания полноценного зуба ученые использовали примитивные клетки, которые стоят несколько выше, чем стволовые, — мезенхимальные и эпителиальные. Инъекция клеточного материала была произведена в коллагеновый каркас поддержку всего тела.
После выращивания зуба они обнаружили, что он длиной около 1,3 миллиметра принял зрелую форму, которая состояла из полноценных частей, таких как дентин, пульпа, сосуды, периодонтальные ткани и эмаль. Затем ученые удалили резец восьминедельной мыши и имплантировали вместо него выращенный зуб. Обследование, проведенное две недели спустя, показало, что новый зуб растет в точности как обыкновенный, он прижился и функционирует абсолютно нормально.
Выращивание зуба стало лишь первым шагом в развитии этой революционной и многообещающей технологии.
Таким образом, проведенная операция стала первым удачным опытом успешной замены целого органа биоинженерными материалами. Исследователи отмечают, что существуют два способа выращивания зуба: либо в органной культуре, либо в специальной капсуле, прикрепляемой к печени другой мыши. Процесс роста занимает 14 дней.
Данный метод позволит выращивать целые органы из одной-двух клеток, говорят исследователи, хотя и не отрицают, что им предстоит еще много работы по изучению этого поистине революционного достижения.
Стоматологическая клиника Генри Кларка сотрудничает с ведущими японскими учеными в области выращивания собственных зубов
ученые вычислили ген, ответственный за выращивание новых зубов – Москва 24, 03.04.2021
03 апреля 2021, 00:24
Наука
Японские ученые обнаружили ген, который регулирует рост и развитие зубов.
Отключив его, им удалось добиться роста совершенно нового резца у лабораторной мыши взамен недостающего. Сможет ли это научное открытие привести к прорыву в стоматологии – разбирался наш научный обозреватель Николай Гринько.
Фото: depositphotos/IgorVetushko
Стоматология – наука древняя, поскольку зубы у людей болят еще с неолита, приблизительно с тех пор, как изобрели сельское хозяйство. Как только в рационе человечества в огромном количестве появились лишние углеводы, стало очевидно, что наши зубы не могут противостоять медленному разрушению. Следы кариеса археологи находили у людей, живших 14 тысяч лет назад. Примерно этим же временем датируется и первая в мире пломба, изготовленная из битума. Люди пытались лечить больные зубы травами и минералами, прикладывали к ним соль и горячие камни, в конце концов просто удаляли (подавляющее количество времени – без анестезии). За 140 веков были испробованы самые разные технологии – от жевания помета летучих мышей до вживления металлокерамических имплантатов.
Однако такое положение вещей скоро может измениться. Нет, медицина так и не научилась делать человеческие зубы устойчивыми к кариесу. Вместо этого нам предлагают выращивать новые зубы взамен отсутствующих. Вообще идея не новая: вот уже лет 10–15 периодически появляются сообщения о том, что новенькие зубы будут растить то с помощью гормонов, то из стволовых клеток… Теперь дело дошло до генной терапии. Похоже, что в этом направлении появились обнадеживающие результаты.
Исследователи из Медицинской школы Университета Киото изучали мышей, у которых из-за генетических нарушений количество зубов отличалось от нормы. Ученые обратили внимание на то, что у лабораторных животных с «отключенным» геном USAG-1 зубов появляется больше, чем нужно.
Особый белок, которым управляет указанный ген, регулирует рост и развитие разных тканей, в том числе и зубных.
Отключив этот ген с помощью одной-единственной инъекции, биологи получили удивительный результат: у мыши вырос полноценный новый зуб взамен недостающего.
Несмотря на то что мыши – самое распространенное лабораторное животное, их зубы сложно сравнивать с человеческими: у грызунов отсутствуют клыки, увеличенные резцы отставлены на некоторое расстояние от остальных и все время растут, требуя постоянного стачивания. Поэтому для продолжения эксперимента исследователи выбрали хорьков. Это хищные животные, поэтому у них есть резцы, клыки, премоляры, моляры, а главное – за жизнь меняются два поколения зубов (молочные и коренные), что делает хорьков чуть ближе к нам. Проведенные тесты показали: хорьки с блокированным геном USAG-1 успешно отращивают новые постоянные зубы вместо утраченных. Теперь в планах японских ученых эксперименты на еще более близких к человеку животных – собаках и свиньях.
Разумеется, мы не можем предугадать результаты дальнейших исследований, но зато можем пофантазировать, что произойдет, если технология окажется действенной и для человека.
Как только метод станет широко распространенным, список профессиональных обязанностей стоматологов сильно сократится. Фактически им нужно будет проводить лишь две операции: удалять больные зубы и делать инъекции, блокирующие тот самый ген. Было бы очень здорово не лечить больную «шестерку», а с легким сердцем избавиться от нее и ждать, когда вырастет новая. Хотя…
Гринько Николай
наука
Новости СМИ2
Гены акул могут показать, как растут новые человеческие зубы
НОВОСТИ
Автор Кэти Павид
Впервые опубликовано 17 февраля 2016 г.
Новые открытия в области генетики акул могут помочь врачам в будущем вырастить человеческие зубы
Исследование того, как акулы постоянно регенерируют свои зубы, обнаружило ключевую сеть генов, которая потенциально проложит путь к медицинским открытиям в будущем.
У акул внутри челюстей есть «конвейерная лента» зубов, поэтому при потере зуба его можно заменить — иногда в течение часа.
У них развивается несколько наборов этих зубов в течение жизни.
Люди также обладают этими генами, но наша способность растить новые зубы прекращается после того, как у нас разовьются взрослые зубы.
Особый набор клеток, называемый зубной пластинкой, отвечает за пожизненное развитие и регенерацию зубов у акул. Исследовательская группа во главе с доктором Гаретом Фрейзером из Университета Шеффилда теперь определила, как формируются эти клетки, изучив задействованные гены.
Доктор Фрейзер сказал: «Мы знаем, что акулы — грозные хищники, и одна из главных причин, по которой они так успешно охотятся на добычу, заключается в их рядах направленных назад острых как бритва зубов, которые быстро восстанавливаются в течение всей их жизни, и поэтому заменены до распада.
Компьютерная томография в Музее естественной истории
Доктор Фрейзер также является со-исследователем музейного проекта, изучающего, когда и как эволюционировали акульи зубы.
Исследователи используют методы микро-КТ для изучения как окаменелостей, так и современных рыб, что позволяет получить беспрецедентное представление о развитии зубов.
Микро-КТ, выполненные в Музее, стали частью работы доктора Фрейзера. Изображения взрослого самца кошачьей акулы были подготовлены в Центре визуализации и анализа, чтобы показать несколько рядов зубов рыбы и область, в которой они образуются.
Доктор Зерина Йохансон, научный сотрудник Музея естественной истории, сказала: «Вместе с нашими сотрудниками мы проводим компьютерное сканирование различных видов, чтобы понять, как эволюционировали зубы на протяжении 400 миллионов лет.
«Наше сканирование кошачьей акулы в этом исследовании помогло доктору Фрейзеру проанализировать развитие зубов на протяжении всей жизни акулы, что до недавнего времени было плохо изучено».
Компьютерная томография взрослой кошачьей акулы, показывающая положение зубов в челюсти
Гены формирования зубов
Доктор Фрейзер также проанализировал зубы эмбрионов кошачьей акулы и обнаружил, как функционируют гены на самых ранних стадиях формирования зубов.
Он обнаружил, что экспрессия основного набора генов вызывает появление первых зубов у молодых акул и продолжает использоваться на протяжении всей жизни акулы.
Исследование предполагает, что в начале истории эволюции акул их зубы, скорее всего, непрерывно регенерировались с использованием одного и того же набора генов.
Зубы человека
У людей также есть клетки, которые позволяют нам развивать новые зубы, но мы формируем только молочные зубы и один набор взрослых зубов, прежде чем эти клетки теряются.
Исследователи считают, что одни и те же гены используются для роста зубов у всех позвоночных, от акул до млекопитающих. Но способность к регенерации зубов у млекопитающих со временем уменьшилась.
Ученые надеются, что когда-нибудь можно будет использовать недавно обнаруженную информацию о том, как у акул растут зубы, для разработки методов лечения людей.
Возможно, врачи смогут «включить» те же самые гены у людей и позволить нам заменить зубы, которые мы теряем во взрослом возрасте.
Почему у людей два набора зубов? Эти сумчатые переписывают историю эволюции зубов
Молочные и взрослые зубы валлаби таммара.
Масштабная линейка равна 1 см. Предоставлено: Насрулла и др.За всю жизнь у вас появляется только 52 зуба: 20 молочных и 32 взрослых зуба.
Не у всех животных так. Некоторые, например грызуны, никогда не меняют свои зубы. Другие, например акулы, продолжают заменять их снова и снова.
Так почему же мы, люди, меняем зубы только один раз? И как работает весь процесс замены зубов?
Это каверзные вопросы, и у нас нет ответов на все. Но новое открытие о странных привычках замены зубов у валлаби таммара, небольшого австралийского сумчатого, может помочь пролить свет на эту загадку зубов.
Зубы меняются не у всех одинаково
Долгое время считалось, что у всех современных млекопитающих зубы меняются одинаково. Однако достижения в области 3D-сканирования и моделирования выявили млекопитающих с необычной заменой зубов, таких как валлаби таммар ( Macropus eugenii ) и крылана ( Eidolon helvum ).
Эти млекопитающие дали нам важную информацию о том, как люди и другие млекопитающие произошли от предков с постоянной сменой зубов.
Как люди делают и заменяют зубы?
Человеческие зубы начинают расти между шестой и восьмой неделей развития эмбриона, когда полоса ткани в деснах, называемая первичной зубной пластинкой, начинает утолщаться. Вдоль этой полосы в местах будущих зубов появляются скопления особых стволовых клеток, известных как «плакоды».
Затем плакоды начинают прорастать в зубы, проходя по пути стадии почки, шляпки и колокольчика. Они принимают свою окончательную форму и затвердевают со слоями дентина и эмали. В конце концов, они прорываются через десны. Резцы прорезываются первыми, уже в возрасте 6 месяцев, поэтому это называется фазой прорезывания зубов!
Это поколение зубов, которые растут из первичной зубной пластинки, известно как «первичный зубной ряд» или молочные зубы.
Вторичные или взрослые зубы растут немного по-другому.
Замена происходит, когда взрослые зубы становятся достаточно большими, чтобы наконец вытеснить молочные зубы и оставаться постоянными зубами до конца жизни. Первый моляр обычно прорезывается в возрасте от 6 до 7 лет, а зубы мудрости появляются последними (примерно в возрасте от 17 до 21 года).
У большинства млекопитающих зубы меняются один раз в течение жизни, как и у нас. Это известно как «дифиодонтия» (два набора зубов).
У некоторых групп млекопитающих, например у грызунов, зубы вообще не меняются. Эти «монофиодонты» обходятся одним и тем же набором зубов всю жизнь. Есть также несколько необычных млекопитающих, таких как ехидны, у которых вообще не растут зубы!
Учимся у валлаби
Таммарский валлаби также является дифиодонтом, который меняет свои зубы только один раз.
Ученые долгое время предполагали, что он заменил свои зубы так же, как это делают люди, хотя исторические заметки, относящиеся к 1893 году, отмечали необычные вещи в развитии зубов этого сумчатого. Во-первых, в то время как мы заменяем наши резцы, клыки и премоляры, таммарные валлаби заменяют только свои премоляры.
Недавно мы с коллегами из Университета Монаш и Мельбурнского университета наблюдали за зубами валлаби таммара от эмбриона до взрослой жизни. Мы использовали технику, называемую diceCT, которая сочетает в себе окрашивание и компьютерную томографию, и обнаружили кое-что удивительное.
Вместо замещающих премоляров, развивающихся из последующей пластинки, они фактически были отсроченными молочными зубами, развивающимися из первичной зубной пластинки.
Это означает, что у валлаби таммара нет традиционных заменителей зубов.
Это открытие поднимает огромное количество новых вопросов. Что это за зубы?
Одним из объяснений задержки молочных зубов может быть связь с нашими предками непрерывной замены зубов.
Ваши зубы формируются миллионы лет
В отличие от млекопитающих, большинство других животных, включая рыб, акул, земноводных и рептилий, меняют свои зубы несколько раз (они «полифиодонты»). Млекопитающие утратили эту способность около 205 миллионов лет назад.
Причина, по которой мы перестаем растить зубы, заключается в том, что наша зубная пластинка деградирует после изготовления второго набора, в то время как у полифиодонтов она остается активной.
Интересно, что у современных и ископаемых полифиодонтов сменные зубы часто развиваются группами чередующихся волн, известных как «Zahnreihen».
В то время как таммар заменяет только его премоляры, эти отсроченные молочные зубы могут свидетельствовать о наличии Zahnreihen, все еще встречающегося у современных млекопитающих.
Это дает нам представление о том, как мы произошли от предков с постоянной сменой зубов: путем изменения и уменьшения системы, которой сотни миллионов лет.
Исследования также показали, что летучие мыши ( Eidolon helvum ) замещают зубы необычным образом, в том числе вырастают перед молочным зубом, позади него, рядом с ним или отделяются от него.
Это захватывающе, потому что вместе с таммаром это показывает, что у млекопитающих вполне может быть огромное разнообразие замен зубов, происходящее прямо у нас под носом или нашими деснами!
Предоставлено Разговор
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.
Цитата : Почему у человека вырастает два набора зубов? Эти сумчатые переписывают историю эволюции зубов (2022, 22 сентября) получено 30 декабря 2022 г. с https://phys.org/news/2022-09-humans-teeth-marsupials-rewriting-story.html
Этот документ защищен авторским правом.