Может ли человек вырастить новый зуб с нуля? Ученые назвали главную проблему

Потеря зуба — событие почти ритуальное в жизни человека. Сначала мы с восторгом ждем Зубную фею, меняя молочные зубы на постоянные. Но когда во взрослом возрасте мы теряем зуб из-за травмы или болезни, на смену волшебству приходит суровая реальность титановых имплантов. На протяжении веков эта проблема не имела изящного решения.

Однако сегодня в лабораториях по всему миру разворачивается тихая революция, которая обещает нам «третью смену» зубов — настоящих, живых, выращенных в собственной челюсти.

Наука уже подобралась к этой цели вплотную, но путь от лабораторной чашки Петри до стоматологического кресла оказался куда сложнее, чем казалось. Дело не только в биологии. Перед нами три принципиально разных подхода к созданию зуба, каждый со своими гениальными решениями и непредвиденными препятствиями.

Железный век стоматологии: почему импланты — не панацея

Чтобы понять масштаб грядущих перемен, нужно сначала признать несовершенство настоящего. Современный золотой стандарт — титановый имплант — это, по сути, высокотехнологичный протез, гениально простой в своей идее. Открытие шведского ученого Пера-Ингвара Бранемарка, обнаружившего, что кость способна намертво срастаться с титаном (процесс назвали остеоинтеграцией), подарило миллионам людей возможность снова жевать и улыбаться.

Но у этого решения есть фундаментальный изъян. Имплант — это мертвый объект в живой системе. В отличие от настоящего зуба, он не имеет периодонтальной связки — эластичной «амортизирующей» ткани, которая смягчает жевательную нагрузку.

Вся сила удара при жевании приходится прямо на кость, что со временем может приводить к ее разрушению и воспалению. Кроме того, имплант лишен нервных окончаний. Человек не «чувствует» его, что нарушает естественную механику прикуса. Это надежное, но все же чужеродное решение, компромисс, на который мы идем от безысходности.

Путь первый: зубной «конструктор» на биокаркасе

Первый и, пожалуй, самый интуитивно понятный подход к выращиванию зуба можно сравнить со сборкой сложного конструктора. Ученые, как команда Памелы Йелик из Университета Тафтса, пытаются воссоздать естественный процесс в искусственных условиях.

Их логика проста: чтобы построить дом, нужны рабочие и стройматериалы. В нашем случае «рабочие» — это два типа клеток: эпителиальные, создающие прочную эмаль, и мезенхимальные, формирующие дентин и пульпу. «Стройплощадкой» же служит биоразлагаемый каркас, на который эти клетки высаживают.

На практике все оказалось сложнее. Если мезенхимальные клетки можно извлечь, например, из удаленного зуба мудрости, то эпителиальные клетки, отвечающие за эмаль, практически исчезают у человека после прорезывания постоянных зубов. Это первое серьезное препятствие. Но даже получив нужные клетки (например, у животных), исследователи столкнулись с новой проблемой: как заставить их выстроиться в правильную, сложнейшую трехмерную структуру зуба, а не превратиться в бесформенный комок ткани?

Прорывом стало использование в качестве каркаса естественных зубных зачатков, очищенных от собственных клеток. Это позволило получить «зубоподобные структуры» с эмалью и дентином. Метод работает, но критики настроены скептически. Они считают, что такая «сборка» никогда не сможет в точности повторить ювелирную архитектуру настоящего зуба, созданную природой.

Путь второй: клеточная «машина времени»

Если первый подход — это строительство, то второй — это скорее магия перевоплощения. В его основе лежит революционная технология индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК), за которую Синъя Яманака получил Нобелевскую премию. Суть метода — в «перепрограммировании» любой взрослой клетки (например, клетки кожи), возвращении ее в эмбриональное, «нулевое» состояние, из которого затем можно вырастить любую ткань, в том числе и зубную.

Этот путь кажется невероятно перспективным, ведь он решает проблему нехватки эпителиальных клеток. Теоретически, можно взять у пациента немного клеток кожи, превратить их в стволовые, а затем направить их развитие по «зубному» сценарию.

Но здесь в науку вмешивается экономика. Создание иПСК — это чрезвычайно дорогой и трудоемкий процесс. Пол Шарп из Королевского колледжа Лондона, прямо говорит: пока стоимость выращивания зуба таким методом не станет ниже цены титанового импланта, технология так и останется красивой научной концепцией.

Сам Шарп идет похожим, но более прагматичным путем. Вместо полного «сброса» клеток до заводских настроек он пытается «уговорить» уже взрослые клетки вести себя как эмбриональные, используя сложный коктейль из химических сигналов. Его лаборатория потратила годы на расшифровку этого клеточного «языка». Это невероятно сложная задача — заставить клетки делать то, что не заложено в их взрослой программе. Но в случае успеха этот метод может оказаться дешевле и проще, чем работа с иПСК.

Путь третий: взломать генетический код

Самый футуристичный и, возможно, самый элегантный подход пришел из Японии. Вместо того чтобы строить зуб с нуля или перепрограммировать клетки, ученые из команды К. Такахаси решили «включить» программу роста зубов, которая уже заложена в нашем ДНК, но находится в спящем режиме.

Подсказку дала природа — редкое генетическое заболевание, при котором у людей растут лишние зубы. Исследователи выяснили, что за этот процесс отвечает ген USAG-1, который работает как биологический «тормоз», не давая зубам формироваться после смены молочных.

Идея команды Такахаси гениальна в своей простоте: если временно заблокировать этот ген-тормоз, можно дать организму сигнал вырастить новый зуб на месте утраченного. Они уже создали препарат на основе антител, который успешно отключает белок USAG-1 у мышей, заставляя их отращивать новые зубы.

Сейчас компания Toregem Biopharma, основанная исследователями, начала первую фазу клинических испытаний на людях. Их первоочередная цель — помочь детям с врожденной адентией, у которых зубы не растут вовсе. Но в перспективе этот метод может быть применен и ко взрослым.

Конечно, и здесь есть свои «но». Как обеспечить точечное воздействие, чтобы вырос один конкретный зуб, а не шесть случайных? И сработает ли это у взрослых, у которых уже нет тех самых эпителиальных «зародышей»? Ответы на эти вопросы мы получим лишь через несколько лет.

От научного прорыва к клинической практике: экономический аспект

Несмотря на очевидный научный прогресс, ключевая проблема на пути к массовому внедрению этих технологий лежит не столько в биологической, сколько в экономической плоскости. Технические препятствия, которые еще 20 лет назад казались непреодолимыми, сегодня либо решены, либо имеют понятные пути решения. Однако переход от успешных лабораторных экспериментов к дорогостоящим и длительным клиническим испытаниям на людях требует значительных инвестиций.

Здесь стоматология оказывается в уязвимом положении. В отличие от исследований в области онкологии или кардиологии, она не всегда воспринимается как сфера, напрямую спасающая жизни. Такое восприятие напрямую влияет на распределение финансирования, из-за чего многие прорывные разработки рискуют надолго остаться на доклинической стадии.

Таким образом, мы стоим на пороге новой эры в регенеративной медицине. Однако ее наступление зависит не только от научной изобретательности, но и от готовности инвесторов и фармацевтических компаний поддержать эти долгосрочные и капиталоемкие проекты. Будущее, в котором зубы можно будет выращивать заново, становится все более реальным, но скорость его приближения теперь во многом определяется не в лаборатории, а в сфере стратегического планирования и финансирования.