Ученые выращивают зубы из клеток десен при помощи мышей
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Подпись к фото,Абсолютное большинство взрослых людей на планете хотя бы раз в жизни обращались за помощью к стоматологу
Стоматологи в будущем смогут заменять отсутствующие зубы своих пациентов новыми, которые будут выращивать из клеток десен, утверждают британские ученые.
Исследователи из лондонского Кингс-колледжа взяли клетки десны взрослых пациентов и ввели их в зародышевую соединительную ткань мышей. Полученная комбинация клеток была впоследствии пересажена лабораторным грызунам, благополучно прижившись в их челюстях. В результате у мыши вырос «гибридный» мышино-человеческий зуб.
Ученые говорят, что результаты исследования еще на шаг приближают то время, когда эта технология будет доступна пациентам. Однако, скорее всего, до начала широкого применения потребуются еще годы исследований.
Пример гибридного человеко-мышиного зуба, выращенного британскими учеными
В другой работе ученые использовали эмбриональные стволовые клетки для создания так называемых «биозубов». Исследователи доказали, что их можно создать, но это дорого и непрактично в клинических условиях.
Успех
Ученые взяли эпителиальные клетки десны человека, вырастили их в лабораторных условиях и ввели их в мезенхимные клетки (зародышевую соединительную ткань) мышей.
Клетки мышей способствовали росту эпителиальных клеток и превращения их в полноценные зубы.
Полученная комбинация клеток была пересажена мышам, у которых исследователи смогли вырастить гибридные (человеческие и мышиные) зубы с жизнеспособным корнем, рассказали авторы эксперимента в журнале, посвященном стоматологическим исследованиям — Journal of Dental Research.
Ранее уже было доказано, что составляющие клеточной ткани, пересаженные в челюсть человека, могут развиваться и превращаться в полноценные зубы.
Следующим шагом ученые называют обнаружение легкого и доступного способа получения зародышевых соединительных тканей человека и выращивание их в достаточном количестве для последующего использования в клинических условиях.
Прогресс
Руководитель исследовательской группы профессор Пол Шарп говорит, что такой тип клеток находится в пульпе «зуба мудрости», но трудность в том, чтобы получить достаточное количество клеток:
«Прогресс в том, что мы определили популяцию клеток, которую можно использовать в клинических условиях. Сейчас мы работаем над тем, чтобы найти простой способ получения соединительных тканей», — рассказывает ученый.
Он надеется на то, что в один прекрасный день эта технология придет на замену нынешним зубным имплантатам, которые не могут восстановить естественную структуру корня зуба. Кроме того, трение в процессе еды и другие движения челюстью могут привести к стиранию кости вокруг имплантата.
«Но если мы хотим, чтобы новая технология работала, она должна стоить пациентам столько же, сколько и нынешний имплантат», — признаетсяпрофессор Шарп. По его словам, надо преодолеть еще немало препятствий, прежде чем можно будет выращивать во рту у пациента полноценный зуб.
Однако дополнительным эффектом от подобных исследований становится возможность создания биопломб, что, по словам профессора, может стать реальностью в следующие 10-15 лет.
Многие из вас уже слышали о научных экспериментах по выращиванию зубов
Сперва разберемся, как же все-таки получилось вырастить полноценный зуб? Есть два метода:
— из зародышей мышей извлекается 40-50 тысяч стволовых «зубных» клеток, выращивают их некоторое время в специальном составе — желеобразном коллагене. Потом, когда вырастает зародыш зуба размером около полмиллиметра, его пересаживают взрослой мыши на место вырванного зуба.
— из натуральных материалов изготавливается каркас, который по форме похож на реальный зуб, и помещается в него стимулятор роста.
Подопытному животному внедряется зачаток такого зуба в пустую альвеолу, а стволовые клетки проникают в каркас и развиваются.
Вроде звучит перспективно, но изучая это вопрос всплыли нюансы, которые прессе не сообщают, или упоминают вскользь:
— эти самые экспериментальные зубы выращивают на керамической матрице. Так будущие зубы дифференцируют и задают им форму.
— в этих зубах отсутствует дифференцировка тканей. То есть, в них нет пульпы, эмали, цемента и т. д. Это просто керамический каркас, наполненный фибробластами.
— зубочелюстной аппарат мышей существенно отличается от 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.
— 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.
В качестве основного исходного строительного материала для выращивания зубов выступают стволовые клетки.
То есть, чтобы вырастить из стволовых клеток что-то похожее на орган или ткань, нам необходимо:
— выделить нужное количество стволовых клеток из крови.
— 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.
Допустим, нам все-таки 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. И тут встают сложности:
— нет возможности стимулировать развитие зубных зачатков и рост зубов.
— возникает вопрос дифференцировки самих зубов. Как получить например резец в переднем отделе, а не моляр?
— как организовать питание зачатков? Ведь у естественного зуба сосуды входят через корень и формируют пульпу.
⠀
Следовательно, эти технологии в практической медицине не применимы и имеют пока прикладное научное значение.
Подытоживая-ученые молодцы, работают, но до реальных результатов ещё далеко. Ну и цена вопроса…, как на грядке зубы никто выращивать не будет. Один только забор стволовых клеток сейчас равняется операции имплантации зуба, а это усреднено по Москве 1000$.
Так что не ждите чуда, а занимайтесь здоровьем полости рта сегодня. Мы готовы вам в этом помогать! Записывайтесь на консультацию к ортопеду, если не хватает зубов во рту!
Сбор зубных стволовых клеток — Обзор
J Pharm Bioallied Sci. 2015 авг; 7 (Приложение 2): S384–S386.
doi: 10.4103/0975-7406.163461
, , 1 , 2 , 3 и 4
Информация о автора. Примечания к статье о авторском виде и лицензии. из широко изучаемых направлений в стоматологии. С момента идентификации стволовых клеток из различных тканей зубов, таких как молочные зубы, зубной сосочек, периодонтальная связка и третьи моляры, изучались возможности их хранения для будущего использования в различных клинических целях.
Зубные стволовые клетки собирали и выделяли с использованием различных методов разными исследователями и лабораториями. В данной статье разъясняются технические аспекты подготовки пациента, атравматичное и асептическое удаление зуба и его безопасная транспортировка и сохранение для дальнейшего расширения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Банк зубных стволовых клеток, зубные стволовые клетки, пульпа зуба
Клетки, которые обладают замечательной способностью к самообновлению и потенции и могут давать начало различным типам клеток и тканей, называются стволовыми клетками.[1] ] Стволовые клетки могут быть выделены из различных тканей организма человека, которые могут быть гемопоэтического или мезенхимального происхождения. Выделение стволовых клеток из костного мозга и других тканей проводилось командой, состоящей из анестезиологов и хирургов. В предыдущие десятилетия изоляция и сбор стволовых клеток были недоступны для стоматологов-хирургов, но после изобретения стоматологических стволовых клеток стоматологи-хирурги стали играть жизненно важную роль в области выделения и сбора стволовых клеток.
Зубные стволовые клетки могут быть выделены из пульпы, которая содержит дифференцированные стволовые клетки нервного гребня.[2] Зубная пульпа является легкодоступной тканью, которая менее болезненна после извлечения.[3] Их можно собирать как из молочных зубов (стволовые клетки из отслоившихся молочных зубов человека [SHED][4]), так и из взрослых зубов (зубы, удаленные для ортодонтических целей, ретенированные зубы и сверхкомплектные зубы). Замечательными преимуществами стоматологических стволовых клеток являются неиммуногенность, хорошая совместимость для всей семьи, возможность избежать риска инфекционных заболеваний, легкая доступность и средство от нехватки органов, что, как ожидается, потребуется в будущем. В этой статье кратко изложена техника сбора зубных стволовых клеток и их применение.
Отбор зубов для создания банка стоматологических стволовых клеток (DSCB) должен соответствовать приведенным ниже требованиям.
Молочные зубы
Пульпа должна быть красного цвета, что указывает на кровоснабжение
Молочные зубы с двумя третями корня предпочтительнее более длительное удержание во рту, чем передние
Удаленные зубы предпочтительнее, чем удаленные зубы.
Зубы для взрослых
Только жизненно важные зубы следует собирать
зубы с инфекцией, и любая патология не предпочтительнее
. мякоть.
Хирург-стоматолог сначала должен осмотреть зуб и исключить наличие инфекции в запланированной области, а удаление зуба должно быть проведено в стерильных условиях после получения согласия пациента (в случае несовершеннолетних необходимо согласие родителей). ).
Инструкции по удалению зуба для забора
Процедура должна проводиться в стерильных условиях
Профилактическое использование антибиотиков за 1 час до и полоскание рта антисептиком непосредственно перед экстракцией
Удаление следует проводить осторожно, не сломав коронку.
Протокол постэкстракции
Аккуратно промойте зуб 70% этанолом, погрузив его внутрь пробирки I []
Открыть в отдельном окне
После промывания фосфатно-солевым буфером и спиртом образец переносится в пробирку III
Промойте зуб фосфатно-солевым буфером, содержащим антибиотики (100 МЕ/мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина), погрузив его пять-семь раз (в зависимости от размера зубов) в пробирку II для удаления этанола
Перенести зуб в трубку III [] для дальнейшей обработки
Открыть в отдельном окне
Добавление 2 мл коктейля для консервации зубов
Добавить 2 мл коктейля для консервации зубов (TPC) вы отправляете на консервацию) над зубом в тубе III []
Открыть в отдельном окне
Образец, помещенный в коктейль для консервации зубов и питательную среду
Оставить на 5 мин
Добавьте 1 мл питательной среды поверх TPC в пробирку III
Закройте пробирку парафиновой пленкой после соответствующей маркировки.
Процесс извлечения пульпы можно проводить либо в стоматологической клинике, либо, что предпочтительнее, в лаборатории, предназначенной для консервации. В центре обработки клеток пульпа извлекается либо с помощью стерильного прошивателя с зазубринами, либо путем разрезания зуба с помощью алмазного диска вместе с охлаждающей жидкостью, чтобы избежать повреждения пульпы. Затем изолированную пульпу обрабатывают трипсином и культивируют для получения колоний стволовых клеток. Затем клетки сортируют с использованием системы сортировки клеток с активированной флуоресценцией, пропускают через соответствующие маркеры стволовых клеток и хранят в учреждении путем криоконсервации или магнитного замораживания в зависимости от метода, доступного в лаборатории.
Ранее задокументированные исследования показали, что зубные стволовые клетки имеют несколько клонов, которые можно трансформировать в такие клетки, как остеобласты, адипобласты и т. д., in vitro , используя соответствующие лабораторные условия.
Роль дентальных стволовых клеток в будущем несостоятельна, и стоматологи-хирурги могут сыграть в ней главную роль. Экспериментальные исследования на животных доказали, что стволовые клетки зубов, особенно SHED, имеют несколько клонов. Экспериментальные исследования показали, что он может дифференцироваться в активные нейроны, что доказывает его полезность при лечении дегенеративных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера и паркинсонизм.[5] В экспериментальных исследованиях также показано, что дентальные стволовые клетки могут регенерировать область перелома у экспериментальных крыс после индуцированного инфаркта миокарда с ангиогенезом и улучшением функции желудочков [6].
Зубные стволовые клетки могут дифференцироваться в остеобласты, которые могут быть хорошим источником для восстановления костной ткани при костных дефектах.[7] Помимо адипогенных и хондрогенных клеток, клетки пульпы зуба способны образовывать островковые агрегаты, что может быть большим благом для пациентов с диабетом 1 типа.
[8] Зубные стволовые клетки можно использовать для регенерации зубов, что было экспериментально доказано на животных моделях с использованием зубных стволовых клеток.[9]
Хранение стволовых клеток зубов может в будущем найти много клинических применений. Это недавняя концепция, набирающая популярность среди специалистов и пациентов. Банк стволовых клеток пуповины распространен во всем мире через различные коммерческие учреждения. DSCB постепенно становится популярным из-за его преимуществ перед банком стволовых клеток пуповины. Их можно собирать в более поздние периоды жизни, даже если родители упустили возможность сохранить пуповину, их можно хранить на различных стадиях, начиная с молочных зубов и заканчивая последним прорезавшимся зубом, экономически выгодным для хранения по сравнению с хранением стволовых клеток пуповины и имеет множество преимуществ. родословные.
Стоматологические стволовые клетки, вне всякого сомнения, в будущем будут вызывать лесть у всех профессионалов.
В настоящее время проводятся различные исследования зубных стволовых клеток в отношении их выделения, распространения и применения во всем мире, и в Индии они постепенно набирают обороты. Стоматологические стволовые клетки имеют некоторые ограничения, такие как ограниченная доступность стволовых клеток (из-за объема ткани), и было проведено не так много исследований на людях по их клиническому применению. В будущем они определенно станут полезным инструментом для регенерации различных тканей организма.
Финансовая поддержка и спонсорство
Нет.
Конфликт интересов
Конфликт интересов отсутствует.
1. Фортье, Лос-Анджелес. Стволовые клетки: классификации, противоречия и клиническое применение. Вет сург. 2005; 34: 415–23. [PubMed] [Google Scholar]
2. d’Aquino R, De Rosa A, Lanza V, Tirino V, Laino L, Graziano A, et al. Восстановление костного дефекта нижней челюсти человека путем пересадки стволовых клеток/клеток-предшественников пульпы зуба и биокомплексов коллагеновой губки.
Eur Cell Mater. 2009 г.;18:75–83. [PubMed] [Google Scholar]
3. Jo YY, Lee HJ, Kook SY, Choung HW, Park JY, Chung JH и др. Выделение и характеристика постнатальных стволовых клеток из тканей зубов человека. Ткань англ. 2007; 13: 767–73. [PubMed] [Google Scholar]
4. Miura M, Gronthos S, Zhao M, Lu B, Fisher LW, Robey PG, et al. SHED: Стволовые клетки отслоившихся молочных зубов человека. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100:5807–12. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
5. Артур А., Рычков Г., Ши С., Коблар С.А., Гронтос С. Стволовые клетки пульпы зуба взрослого человека дифференцируются в функционально активные нейроны при соответствующих сигналах окружающей среды. Стволовые клетки. 2008; 26: 1787–9.5. [PubMed] [Google Scholar]
6. Gandia C, Armiñan A, García-Verdugo JM, Lledó E, Ruiz A, Miñana MD, et al. Стволовые клетки пульпы зуба человека улучшают функцию левого желудочка, индуцируют ангиогенез и уменьшают размер инфаркта у крыс с острым инфарктом миокарда.
Стволовые клетки. 2008; 26: 638–45. [PubMed] [Google Scholar]
7. Carinci F, Papaccio G, Laino G, Palmieri A, Brunelli G, D’Aquino R, et al. Сравнение генетических портретов остеобластов, полученных из первичных культур, и остеобластов, полученных из стволовых клеток пульпы человека. J Craniofac Surg. 2008;19: 616–25. [PubMed] [Google Scholar]
8. Govindasamy V, Ronald VS, Abdullah AN, Nathan KR, Ab Aziz ZA, Abdullah M, et al. Дифференцировка стволовых клеток пульпы зуба в островкоподобные агрегаты. Джей Дент Рез. 2011;90:646–52. [PubMed] [Google Scholar]
9. Накахара Т., Иде Ю. Регенерация зубов: последствия использования биоинженерных органов при замещении органов первой волны. Гум Селл. 2007; 20: 63–70. [PubMed] [Google Scholar]
Исследование роли стволовых клеток в восстановлении зубов
ГЛАВНАЯ / НОВОСТИ /
10 января 2022 г.
Доктор Инзи Ян, профессор биологии развития и заместитель декана по исследованиям, и доктор Дженнифер Гиббс, доцент кафедры восстановительной стоматологии и наук о биоматериалах и директор программы по эндодонтии, получили грант в размере 200 000 долларов США от Гарвардского института стволовых клеток для исследовать, как стволовые клетки могут играть роль в восстановлении дентина и сохранении пульпы зуба.
Их работа может предложить новые биологические решения для тех, кто страдает от изнурительной зубной боли, которая может возникнуть при глубоких полостях.
«Поскольку зубные полости продвигаются в иннервированную витальную пульпу, могут возникнуть боль и опасные инфекции полости рта», — сказал Гиббс. «В ранних исследованиях мы увидели потенциал для выявления новых сигнальных путей для усиления образования защитного дентина, что может привести к будущим методам восстановления зубов на биологической основе».
Их исследование направлено на идентификацию и характеристику стволовых клеток пульпы зуба (DPSC), ответственных за восстановление дентина в молярах, и определение влияния травмы зуба на экспрессию белка Sonic hedgehog (Shh) и других репаративных сигнальных факторов, которые могут быть высвобождается из нейронов, иннервирующих пульпу зуба. Те же самые нейроны, которые могут вызывать боль, при активации могут выделять вещества, такие как Shh, которые передают сигналы DPSC, потенциально вызывая восстановление и регенерацию зубной пульпы и дентина.
«Пульпа зуба уникальна по своей способности к регенерации благодаря DPSC. Он плотно иннервирован сенсорными афферентными нейронами, которые играют решающую роль в выживании пульпы, обнаруживая инфекцию и повреждение», — сказал Ян. «Несмотря на важность DPSC и сенсорных нейронов при лечении пульпита и восстановлении после травм, вопрос о том, как их регуляция может быть использована для регенерации дентина in vivo, остается критическим пробелом в знаниях. Наша цель — определить механизмы, с помощью которых иннервированная пульпа моляра мыши чувствует и реагирует на повреждение дентина».
Ян и Гиббс начали свое сотрудничество два года назад. Признание того, что зубная боль после кариеса или перелома зуба является распространенной проблемой в стоматологии, их интерес к регенеративной медицине зубов и дополнительный исследовательский опыт в лабораториях Янга и Гиббса, побудили их проверить гипотезу о том, что болевые ощущения играют решающую роль в травмах. восстановление путем регулирования стволовых клеток.
Постдокторские ученые доктор Эмили Мур, ранее работавшая в лаборатории доктора Янга, и доктор Бенуа Мишо из лаборатории доктора Гиббса критически отнеслись к проведению основополагающих экспериментов в поддержку этой гипотезы. Исследователи предположили, что сенсорные нейроны являются важными регуляторами активности стволовых клеток и иммунологических сигналов в пульпе зуба, пораженной глубоким кариесом. Плотно иннервированная пульпа зуба обладает беспрецедентной способностью передавать боль, а зубы, в которых удалены нейроны, имеют более быстрое прогрессирование патологии в моделях повреждения зубов у животных. Их гипотеза основана на убедительных предварительных данных о том, что активированные сенсорные нейроны индуцируют передачу сигналов Hedgehog и экспрессию воспалительных генов в клетках молярной пульпы мышей.