Недавно обнаруженная пара линий стволовых клеток способствует образованию как корней зубов, так и кости, которая их закрепляет. Понимание того, как эти клетки меняют роли, может проложить путь к регенерации естественных зубов. Кредит: Акция
Ученые только что обнаружили клеточный “blueprint”, который однажды может позволить нам отрастить настоящие зубы.
Исследователи из Science Tokyo обнаружили две различные линии стволовых клеток, которые играют центральную роль в формировании корней зубов и окружающей альвеолярной кости. Изучая генетически модифицированных мышей и отслеживая, как отдельные клетки развиваются с течением времени, команда выявила ключевые сигнальные процессы, которые определяют, как стволовые клетки специализируются во время роста зубов. Полученные результаты могут помочь заложить основу для будущих методов лечения, направленных на регенерацию зубов и поддержку костей.
Почему восстановление зубов было таким трудным
Замена утраченных зубов уже давно опирается на искусственные решения, такие как имплантаты и зубные протезы. Несмотря на свою эффективность, эти варианты не могут полностью соответствовать структуре, функциям или естественному ощущению настоящих зубов. В течение многих лет ученые работали над тем, чтобы понять, как в первую очередь формируются зубы, надеясь открыть способы их естественного повторного роста.
Эта задача сложна. Развитие зубов зависит от тесно скоординированных взаимодействий между несколькими типами клеток и тканями, включая пульпу зуба, эмалевый орган и костиобразующие клетки челюсти. Эти компоненты взаимодействуют через сложные сигнальные сети, которые тщательно контролируют, как формируется каждая часть зуба, от коронки до корня. Несмотря на десятилетия исследований, многие детали этого процесса остаются неясными.
Отслеживание стволовых клеток в развитии зубов
Чтобы устранить эти пробелы в знаниях, группа под руководством доцента Мизуки Нагаты с факультета пародонтологии Высшей школы медицинских и стоматологических наук Института науки Токио (Наука Токио), Япония, и доктора Ваниды Оно из Медицинского центра Техасского университета. Научный центр в Хьюстоне (UTHealth), США, работал с сотрудниками Мичиганского университета, США, и других учреждений. Они провели два связанных исследования того, как стволовые клетки дифференцируются во время развития зубов. Результаты были опубликованы в Природные коммуникации.
Используя генно-инженерных мышей, а также передовые методы отслеживания линий, исследователи проследили, как клетки ведут себя в ‘tip’ (апикальной области) растущих корней зубов. Такие методы, как микроскопия высокого разрешения, флуоресцентное мечение и подавление генов, позволили им наблюдать, как специфические сигнальные белки влияют на то, какими типами клеток в конечном итоге становятся стволовые клетки.
Визуализируя и отслеживая развитие зубов у генетически модифицированных мышей, исследователи идентифицировали ранее неизвестную популяцию мезенхимальных клеток-предшественников и обнаружили новый механизм формирования корней и альвеолярных костей. Кредит: Институт науки Токио
Обнаружены две различные линии стволовых клеток
Команда идентифицировала ранее неизвестную группу мезенхимальных стволовых клеток, которые разделились на два отдельных пути развития. Одна линия тесно связана с образованием корня зуба, а другая способствует построению альвеолярной кости, фиксирующей зуб на месте.
Первая линия происходит из апикального сосочка, области мягких тканей, расположенной внутри оболочки эпителиального корня на кончике развивающегося корня зуба. Эти клетки продуцируют CXCL12, белок, известный своей ролью в формировании костей в костном мозге. По сигнальному пути, называемому каноническим путем Wnt, эти клетки, экспрессирующие CXCL12, могут стать несколькими различными типами клеток. Они могут образовывать одонтобласты, которые создают дентин в зубах, а также цементобласты, которые производят внешний слой корня. В регенеративных условиях они могут даже превратиться в остеобласты, образующие альвеолярную кость.
Второй путь контролирует формирование костей
Вторая линия находится в зубном фолликуле, мешкообразной структуре, которая окружает развивающийся зуб и помогает формировать ткани, которые его поддерживают. В этом регионе исследователи идентифицировали клетки, которые экспрессируют белок, связанный с паратиреоидным гормоном (PTHrP). Эти клетки способны дифференцироваться в цементобласты, фибробласты связок и остеобласты, образующие альвеолярную кость.
Однако это преобразование не является автоматическим. Это зависит от конкретных молекулярных условий. Как объясняет Нагата, “Мы заметили, что путь Hedgehog–Foxf необходимо подавить, чтобы управлять судьбой остеобластов альвеолярной кости клеток, экспрессирующих PTHrP, в зубном фолликуле, распутывая уникальный зубоспецифичный механизм формирования кости, требующий преднамеренной регуляции on–off передачи сигналов Hedgehog.”
Шаг к восстановлению зубов и костей
В совокупности эти открытия дают более четкое представление о том, как зубы и поддерживающая их кость развиваются внутри тела. Сопоставив роли этих двух линий стволовых клеток и сигналы, которыми они руководствуются, исследователи теперь имеют более прочную основу для понимания формирования корней зубов.
Нагата подчеркивает более широкое влияние, заявляя: “Наши результаты обеспечивают механистическую основу для формирования корней зубов и прокладывают путь к инновационной регенеративной терапии на основе стволовых клеток для пульпы зубов, тканей пародонта и костей.”
Исследования были опубликованы под заголовками “Wnt-направленные CXCL12-экспрессирующие клетки-предшественники апикального сосочка управляют формированием корня зуба” и “A Ось Hedgehog–Foxf координирует образование альвеолярной кости, полученное из зубного фолликула.”
Если стоит выбор между «да» или «нет», то «да»! Сделайте это. Поцелуйте, обнимите, догоните, встретьтесь, скажите. И пусть выйдет ерунда, зато хоть попытались.
