Гонка «озброєнь» у стоматології: три інноваційні підходи, які дозволять людям регенерувати зуби

Американські вчені вирощують людські зуби в роті свиней, британські – у каркасах із гідрогелю, а японці активують у пацієнтів зростання «зубів третього покоління».

Як три технології рухають революцію в регенеративній медицині та стоматології, розбирався Mind.

Як американці вирощують зуби у свинях

Команда дослідників з американського Університету Тафтса (Tufts University) у грудні 2024 року опублікувала дослідження, у якому розкритикувала сучасні зубні імпланти з титану за те, що вони в середньому служать до 15 років, можуть викликати запалення ясен і руйнують щелепну кістку. Вчені стверджують, що «живий матеріал», який вони вирощують у свинях, набагато кращий за титан для створення зубів.

Як пояснює Памела Єлік, професор Школи стоматологічної медицини Університету Тафтса (США), зуб виростає з так званої зубної бруньки, яку біоінженери можуть зробити в лабораторії з двох типів клітин: епітеліальних, які формують зубну емаль, і мезенхімальних, які створюють пульпу, дентин та інші частини зуба.

Епітеліальні клітини присутні тільки в непрорізаних зубах на самих ранніх стадіях їхнього розвитку. Тому їх неможливо взяти в дорослої людини. Проте цих клітин дуже багато у свиней, у яких за життя виростають п’ять або шість наборів зубів.

У своєму дослідженні Памела Єлік та її команда взяли мезенхімальні живі клітини з вирваних у людей зубів мудрості та епітеліальні клітини зі свинячих щелеп, створили з них зубні бруньки та вставили їх у лунки від вирваних зубів у мініпігів (карликової домашньої свині). Уже за чотири місяці 50% бруньок перетворилися в ротових порожнинах свиней в міцні зуби «досить гарних розмірів».

«Нам ще не вдалося виростити красиво сформований зуб. Але ми віримо, що одного дня ми зможемо створювати функціональні біологічні замінники зубів для людей, які їх потребують», – стверджує Памела Єлік.

Найближчими роками її команда планує вивчати процес росту біоінженерних зубів у свиней, а в наступному десятиріччі – почне вирощувати ці зуби в людських щелепах. До того часу науковці сподіваються придумати спосіб створювати зубні бруньки виключно з власних клітин людини без використання свинячих тканин.

Графічне відображення процесу регенерації зубів у щелепі свині

Як британці вирощують зуби в каркасі з гідрогелю

Ана Анжелова Волпоні, директор післядипломної програми з регенеративної стоматології з британського Королівського коледжу Лондона (King’s College London), у квітні 2025 року об’явила, що її команда після десяти років спроб змогла виростити в лабораторії зуби, які мають потенціал для інтегрування в людську щелепу і навіть для самовідновлення після пошкоджень.

«Наше дослідження може революціонізувати стоматологію. Ми розробили з нових матеріалів штучне середовище росту зубів у щелепі. У ньому клітини ефективно «спілкуються» одна з одною та починають формувати зуб «у посуді». Ми напевно зробили крок уперед до вирощування людських зубів у лабораторії в найближчому майбутньому», – цитує Ану Анжелову Волпоні британська Independent.

Середовище для зростання зуба, яке дослідники називають «каркас», побудоване на основі гідрогелю – полімеру з високою вологістю. У нього вчені поміщають зубні епітеліальні та мезенхімальні клітини, взяті з ембріонів мишей, і вже через вісім днів отримують зубоподібні структури  з коренем, дентином та емаллю.

Схема вирощування зубу з ембріональних мишачих клітин у каркасі з гідрогелю

Зараз вчені Королівського коледжу Лондона шукають способи замінити клітини мишей людськими. Водночас вони вивчають два можливі варіанти застосування лабораторних зубів. Їх можна або на певній стадії імплантувати в щелепу, де вони завершать розвиток. Або, можливо, більш доцільно буде виростити для пацієнта повністю сформовані зуби, а потім хірургічно встановити їх у його ротову порожнину.

Біологічний зуб із клітин пацієнта матиме суттєві переваги над імплантами – краще інтегруватиметься в тканини без запалення чи відторгнення та відчуватиметься як справжній зуб.

Як японці активують зростання «третіх зубів»

У більшості ссавців, зокрема й людей, розвиваються лише два набори зубів – первинні (молочні) та постійні. Однак дослідники на чолі з доктором Кацу Такехасі з японського Медичного дослідницького інституту при лікарні Кітано виявили сплячі зубні бруньки під тканинами ясен, які можуть бути активовані для утворення третього набору зубів.

У 2005 році вчені ідентифікували білок з назвою USAG-1, який відіграє критичну роль у пригніченні природного відростання додаткових зубів. Команда Кацу Такехасі створила антитіло TRG-035, націлене на блокування USAG-1 в організмі, та 2018 року успішно протестувала його на тваринах – у мишей і фреток (домашніх тхорах) сплячі бруньки пробудились і за кілька тижнів перетворились у функціональні зуби. Жодних побічних ефектів у дослідних об’єктів не було виявлено.

У 2000 році Кацу Такехасі створив фармацевтичну компанію Toregem Bio Pharma, яка одержала фінансування від Інституту Кіото та близько $2,5 млн венчурних інвестицій. У жовтні 2024 року ця компанія почала клінічні випробування антитіл TRG-035 на дорослих людях із метою визначити оптимальну фармацевтичну форму препарату, дозування та довести його ефективність і безпечність.

Вчені сподіваються, що їхні ліки стануть доступним для широкого застосування до 2030 року і як мінімум зможуть допомогти пробудити сплячі зубні бруньки у 0,1% населення планети з вродженою адентією. Це патологія повної або часткової відсутності зубів – стан, при якому після випадіння молочних зубів кілька постійних зубів не виростають унаслідок генетичних порушень.

Науковці надіються, що їхні препарати на основі TRG-035 зможуть відновлювати також і ті зуби, які пацієнти втратили через травми або карієс.

«Ми сподіваємося, що ін’єкція медикаменту стане третім життєздатним варіантом, який відрізнятиметься від двох чинних методів лікування: протезування та імплантів, – каже Кацу Такехасі. – З медичного погляду зуби – це фактично органи, а не кістки. Наша мрія – створювати повністю сформовані органи».

Якщо ін’єкції антитіл TR035 або подібне лікування стане доступним у лікарнях, це трансформує не тільки стоматологічну допомогу, а й регенеративну медицину загалом. Технологія відновлення зубів, потенційно може бути адаптована для вирощування ясен і кісткової маси в щелепі.