Впервые в Москве! Выращивание зубов из стволовых клеток!!!
Признаться, меня очень даже достали подобного рода сенсации, периодически появляющиеся даже в очень серьезных изданиях. А еще интереснее всякого рода конспирологические теории, типа: "Стоматологи специально тормозят внедрение выращивания зубов из стволовых клеток, поскольку боятся остаться без работы".
Помилуйте, но если заниматься этим будут не стоматологи, то кто будет выполнять подобные процедуры?
Давайте трезво взглянем на технологию "выращивания зубов" из стволовых клеток и оценим ее перспективы.
Немного матана
Мало кто знает, что зубы - это производные эпителиальных тканей. Да, зубы имеют общее с волосами, ногтями и мозгами происхождение. Причем формируются зубы весьма и весьма специфично.
Вы знаете, что зуб состоит из твердых и мягких тканей. Мягкая ткань - это пульпа, проще говоря "нерв", который находится внутри зуба, в специальной полости. Пульпа имеет мезенхимальное происхождение, другими словами, образуется из абсолютно другого эмбрионального листка и не имеет ничего общего с эмалью или цементом.
Пульпа содержит в своем составе клетки-одонтобласты, формирующие дентин, а также питающие их сосуды и нервные волокна.
Пока происходит формирование зубов, одонтобласты продуцируют т. н. первичный дентин. После прорезывания зубов этот процесс идет очень медленно (образуется вторичный дентин), а в случае каких-либо повреждения зуба, ответной реакцией служит образование третичного дентина со стороны повреждения.
Другими словами, дентин способен к регенерации, поскольку клетки-одонтобласты остаются на протяжение всей жизни в пульпарной камере.
Основа зуба, как по объему так и по весу - это дентин. Он представляет из себя пористую твердую ткань, что-то вроде сотовой конструкции, в каналах которых находятся отростки одонтобластов. Как только кариес достигает дентина, инфекция очень-очень быстро распространяется по этим самым дентинным канальцам и в пульпе зуба возникает воспаление, которое мы называем пульпитом. Именно поэтому для развития пульпита ДАЛЕКО НЕ ВСЕГДА требуется прямое сообщение кариозной полости с пульпарной камерой зуба.
Эмаль зуба - самая твердая ткань человеческого организма. Она намного тверже стали и испытывает ни с чем несопоставимые нагрузки.
Эмаль формируют клетки-амелобласты, которые, в отличие от одонтобластов, присутствуют только в период формирования зуба в зубном зачатке, а после прорезывания зуба исчезают.
Именно поэтому эмаль не регенерирует и не восстанавливается при повреждении (например, при кариесе).
Зубная эмаль с микроскопической точки зрения устроена очень сложно. Она состоит из трехмерно закрученных так называемых эмалевых призм, строение которых во многом определяет ее прочность и резистентность к кариесу.
Эмаль покрывает коронковую часть зуба, придает ей характерный цвет и прозрачность. Поэтому первым признаком повреждения эмали, нарушения ее строения, служат изменение цвета и прозрачности зубов.
Корень зуба покрыт цементом. Цемент тверже дентина, но значительно мягче эмали. Цемент формируется в период формирования зубов клетками-цементобластами, незначительное количество которых остается в пародонте и после прорезывания зубов. Цемент, как и эмаль, не способен к регенерации.
В цемент корня вплетаются волокна пародонта - очень прочные соединительнотканные связки, которые как бы подвешивают зуб в лунке. Другими словами, здоровый зуб вообще не контактирует с костью напрямую.
Пародонт нужен для амортизации жевательной нагрузки, также с его помощью происходит питание цемента корня зуба.
Цементобласты, как и амелобласты, имеют эпителиальное происхождение.
Для чего я все это Вам рассказываю? Чтобы Вам стало ясно, насколько сложно устроен каждый Ваш зубик и сколько тканей и клеток участвует в его формировании и развитии. Стало быть, чтобы воссоздать полноценный зуб из стволовых клеток, нам необходимо провести весь процесс формирования зуба в пробирке.
Теперь немного о стволовых клетках.
Сейчас даже школьники знают, что стволовая клетка - это такая протоклетка, из которой можно получить любую клетку организма. И что в нашей крови содержится энное количество этих самых стволовых клеток в "спящем" состоянии.
То есть, чтобы вырастить из стволовых клеток что-то похожее на орган или ткань, нам необходимо:
а) выделить нужное количество стволовых клеток из крови.
б) 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.
Некоторое время назад были открыты медиаторы - особые гормоноподобные вещества, влияющие на дифференцировку клеток. Обработав культуру стволовых клеток нужным медиатором, можно заставить превратиться ее в печеночную, почечную или хрящевую ткань - все зависит от того, какой медиатор используется.
Так вот, наш организм состоит из сотен различных клеток, а медиаторы открыты лишь для некоторых из них. Например, известны медиаторы, заставляющие превращаться стволовую клетку в гепатоцит (основная ткань печени) или эритроцит.
Есть и другой способ заставить стволовые клетки делиться в нужном направлении. Например, подсадить культуру стволовых клеток прямо в орган и ждать, что из этого получится. Именно на этом способе основана т. н. "терапия стволовыми клетками", которая сейчас широко пиарится в медицине. О клинической и достоверной эффективности подобных методик говорить сложно, поскольку еще неясно, вырастает там что-нибудь, если вырастает вообще.
Поэтому, если Вы когда-нибудь столкнетесь с "клеточной терапией", особенно в косметологии - будьте осторожны. Ну об этом мы как-нибудь поговорим отдельной темой.
Вернемся к нашим баранам зубам.
Если мы хотим воссоздать полноценный зуб, нам необходимо заставить стволовые клетки делиться в нужном направлении. Так, чтобы из них получились:
1. Амелобласты
2. Цементобласты
3. Одонтобласты
4. Фибробласты пульпы, клетки сосудов, нервные волокна пульпы
5. Фибробласты пародонта
Причем, наша цель - не бесформенная культура клеток. а создание органа определенной формы.
В этом плане вырастить из стволовых клеток печень или почку значительно легче, нежели зуб. Поскольку от формы печени, будь она круглая или квадратная, не зависит ее работоспособность, в то время как функциональность зуба определяется, прежде всего, его формой.
И вот тут появляется еще одна проблема. Все зубы (а их, если Вы помните, тридцать два) имеют разную форму, хотя и не отличаются в клеточном строении друг от друга. Как сделать из выращиваемого зуба именно клык или большой коренной зуб? Что определяет его форму и назначение? Этот вопрос пока остается открытым и по нему нет однозначного мнения.
Ну, допустим, нам 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.
Некоторое время я занимался аутотрансплантацией зубов. То есть, пересаживал восьмерки на место удаленных шестых зубов и наблюдал, что из этого получится. Подробнее об этом Вы можете почитать здесь>>. Клинического распространения данная методика не получила и не получит (из-за низкой клинической эффективности), поэтому мои работы в этом направлении можно отнести скорее к науке, нежели к практике.
Также мне часто приходится иметь дело с вывихнутыми зубами. И могу сказать, что даже при идеальном соответствии зуба лунке процесс приживления идет успешно далеко не всегда. Хотя, иногда все получается очень даже хорошо.
Понятное дело, что реплантировать вывихнутый зуб или же пересадить зуб мудрости в заранее подготовленную лунку значительно проще, нежели интегрировать зуб, выращенный в пробирке. Однако, мы до сих пор не научились вживлять вывихнутые зубы со стопроцентной гарантией, не говоря уже о пересадке собственных зубов! О каком вживлении выращенных искусственно зубов может идти речь?
То есть, если даже будут преодолены все препятствия и мы сможем вырастить зубы в пробирке, то проблема интеграции этих зубов в живой организм останется неразрешенной.
ОДНАКО, есть выход. можно пересаживать не выращенный зуб, а, скажем, зубной зачаток на ранней стадии. А потом просто подождать, когда зуб прорежется. Вроде как все очень просто, но... и здесь возникает ряд неразрешимых пока сложностей.
Во-первых, пока нет возможности стимулировать развитие зубных зачатков и рост зубов. Исследования в этой области ведутся, но с переменным успехом.
Во-вторых, возникает вопрос дифференцировки самих зубов. Будет обидно, если из зачатка, пересаженного на место отсутствующего резца, вырастет зуб мудрости или что-нибудь подобное.
В-третьих, как организовать питание зачатков? В естественных условиях, их кровоснабжение обеспечивается сетью тонких сосудов, превращающихся потом сосудисто-нервный пучок пульпы. Как это сделать что-то подобное - очень-очень сложный вопрос, неразрешимый даже в обозримом будущем.
* * *
Сейчас периодически появляются сообщения о выращенных из стволовых клеток зубах, которые были успешно пересажены тем же мышам. И вроде как эти зубы даже работают....
Но... есть несколько нюансов, о которых в прессе не сообщают, либо сообщают вскользь.
Во-первых, эти самые экспериментальные зубы выращивают на керамической матрице. Так будущие зубы дифференцируют и задают им форму.
Во-вторых, в этих зубах отсутствует дифференцировка тканей. То есть, в них нет пульпы, эмали, цемента и т. д. Это просто керамический каркас, наполненный фибробластами. И полноценными зубами их назвать нельзя.
В-третьих, зубочелюстной аппарат мышей существенно отличается от зубочелюстной системы 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.
В-четвертых, 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.
Следовательно, эти технологии в практической медицине не применимы и имеют прикладное научное значение.
Ну и, последнее - цена вопроса.
Я думаю, вряд ли выращивание зубов будет востребовано в широкой медицинской практике хотя бы из-за стоимости технологии. Посмотрите, сколько сейчас стоит дентальная имплантация и сколько труда и времени она занимает. С зубами из стволовых клеток все будет в разы сложнее и дороже. И если сейчас стоимость операции дентальной имплантации в Москве составляет, в среднем, тысячу долларов США, то в нашем случае столько будет стоить один только забор стволовых клеток. И это, заметьте, самая дешевая по себестоимости процедура.
Поэтому, выращивание зубов из стволовых клеток, аки редиски на грядке - удел далекого-далекого будущего. И даже если подобная технология станет возможной лет эдак через пятьдесят-сто, то вряд ли мы сможем себе позволить зубы, выращенные в пробирке, ибо цена их будет очень велика.
Так что берегите то, что есть! А если чего не хватает, подумайте о дентальной имплантации. Обозримое стоматологическое будущее - именно за этим перспективным направлением.
Спасибо за внимание.
С уважением, Станислав Васильев.
Помилуйте, но если заниматься этим будут не стоматологи, то кто будет выполнять подобные процедуры?
Давайте трезво взглянем на технологию "выращивания зубов" из стволовых клеток и оценим ее перспективы.
Немного матана
Мало кто знает, что зубы - это производные эпителиальных тканей. Да, зубы имеют общее с волосами, ногтями и мозгами происхождение. Причем формируются зубы весьма и весьма специфично.
Вы знаете, что зуб состоит из твердых и мягких тканей. Мягкая ткань - это пульпа, проще говоря "нерв", который находится внутри зуба, в специальной полости. Пульпа имеет мезенхимальное происхождение, другими словами, образуется из абсолютно другого эмбрионального листка и не имеет ничего общего с эмалью или цементом.
Пульпа содержит в своем составе клетки-одонтобласты, формирующие дентин, а также питающие их сосуды и нервные волокна.
Пока происходит формирование зубов, одонтобласты продуцируют т. н. первичный дентин. После прорезывания зубов этот процесс идет очень медленно (образуется вторичный дентин), а в случае каких-либо повреждения зуба, ответной реакцией служит образование третичного дентина со стороны повреждения.
Другими словами, дентин способен к регенерации, поскольку клетки-одонтобласты остаются на протяжение всей жизни в пульпарной камере.
Основа зуба, как по объему так и по весу - это дентин. Он представляет из себя пористую твердую ткань, что-то вроде сотовой конструкции, в каналах которых находятся отростки одонтобластов. Как только кариес достигает дентина, инфекция очень-очень быстро распространяется по этим самым дентинным канальцам и в пульпе зуба возникает воспаление, которое мы называем пульпитом. Именно поэтому для развития пульпита ДАЛЕКО НЕ ВСЕГДА требуется прямое сообщение кариозной полости с пульпарной камерой зуба.
Эмаль зуба - самая твердая ткань человеческого организма. Она намного тверже стали и испытывает ни с чем несопоставимые нагрузки.
Эмаль формируют клетки-амелобласты, которые, в отличие от одонтобластов, присутствуют только в период формирования зуба в зубном зачатке, а после прорезывания зуба исчезают.
Именно поэтому эмаль не регенерирует и не восстанавливается при повреждении (например, при кариесе).
Зубная эмаль с микроскопической точки зрения устроена очень сложно. Она состоит из трехмерно закрученных так называемых эмалевых призм, строение которых во многом определяет ее прочность и резистентность к кариесу.
Эмаль покрывает коронковую часть зуба, придает ей характерный цвет и прозрачность. Поэтому первым признаком повреждения эмали, нарушения ее строения, служат изменение цвета и прозрачности зубов.
Корень зуба покрыт цементом. Цемент тверже дентина, но значительно мягче эмали. Цемент формируется в период формирования зубов клетками-цементобластами, незначительное количество которых остается в пародонте и после прорезывания зубов. Цемент, как и эмаль, не способен к регенерации.
В цемент корня вплетаются волокна пародонта - очень прочные соединительнотканные связки, которые как бы подвешивают зуб в лунке. Другими словами, здоровый зуб вообще не контактирует с костью напрямую.
Пародонт нужен для амортизации жевательной нагрузки, также с его помощью происходит питание цемента корня зуба.
Цементобласты, как и амелобласты, имеют эпителиальное происхождение.
Для чего я все это Вам рассказываю? Чтобы Вам стало ясно, насколько сложно устроен каждый Ваш зубик и сколько тканей и клеток участвует в его формировании и развитии. Стало быть, чтобы воссоздать полноценный зуб из стволовых клеток, нам необходимо провести весь процесс формирования зуба в пробирке.
Теперь немного о стволовых клетках.
Сейчас даже школьники знают, что стволовая клетка - это такая протоклетка, из которой можно получить любую клетку организма. И что в нашей крови содержится энное количество этих самых стволовых клеток в "спящем" состоянии.
То есть, чтобы вырастить из стволовых клеток что-то похожее на орган или ткань, нам необходимо:
а) выделить нужное количество стволовых клеток из крови.
б) 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.
Некоторое время назад были открыты медиаторы - особые гормоноподобные вещества, влияющие на дифференцировку клеток. Обработав культуру стволовых клеток нужным медиатором, можно заставить превратиться ее в печеночную, почечную или хрящевую ткань - все зависит от того, какой медиатор используется.
Так вот, наш организм состоит из сотен различных клеток, а медиаторы открыты лишь для некоторых из них. Например, известны медиаторы, заставляющие превращаться стволовую клетку в гепатоцит (основная ткань печени) или эритроцит.
Есть и другой способ заставить стволовые клетки делиться в нужном направлении. Например, подсадить культуру стволовых клеток прямо в орган и ждать, что из этого получится. Именно на этом способе основана т. н. "терапия стволовыми клетками", которая сейчас широко пиарится в медицине. О клинической и достоверной эффективности подобных методик говорить сложно, поскольку еще неясно, вырастает там что-нибудь, если вырастает вообще.
Поэтому, если Вы когда-нибудь столкнетесь с "клеточной терапией", особенно в косметологии - будьте осторожны. Ну об этом мы как-нибудь поговорим отдельной темой.
Вернемся к нашим баранам зубам.
Если мы хотим воссоздать полноценный зуб, нам необходимо заставить стволовые клетки делиться в нужном направлении. Так, чтобы из них получились:
1. Амелобласты
2. Цементобласты
3. Одонтобласты
4. Фибробласты пульпы, клетки сосудов, нервные волокна пульпы
5. Фибробласты пародонта
Причем, наша цель - не бесформенная культура клеток. а создание органа определенной формы.
В этом плане вырастить из стволовых клеток печень или почку значительно легче, нежели зуб. Поскольку от формы печени, будь она круглая или квадратная, не зависит ее работоспособность, в то время как функциональность зуба определяется, прежде всего, его формой.
И вот тут появляется еще одна проблема. Все зубы (а их, если Вы помните, тридцать два) имеют разную форму, хотя и не отличаются в клеточном строении друг от друга. Как сделать из выращиваемого зуба именно клык или большой коренной зуб? Что определяет его форму и назначение? Этот вопрос пока остается открытым и по нему нет однозначного мнения.
Ну, допустим, нам 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.
Некоторое время я занимался аутотрансплантацией зубов. То есть, пересаживал восьмерки на место удаленных шестых зубов и наблюдал, что из этого получится. Подробнее об этом Вы можете почитать здесь>>. Клинического распространения данная методика не получила и не получит (из-за низкой клинической эффективности), поэтому мои работы в этом направлении можно отнести скорее к науке, нежели к практике.
Также мне часто приходится иметь дело с вывихнутыми зубами. И могу сказать, что даже при идеальном соответствии зуба лунке процесс приживления идет успешно далеко не всегда. Хотя, иногда все получается очень даже хорошо.
Понятное дело, что реплантировать вывихнутый зуб или же пересадить зуб мудрости в заранее подготовленную лунку значительно проще, нежели интегрировать зуб, выращенный в пробирке. Однако, мы до сих пор не научились вживлять вывихнутые зубы со стопроцентной гарантией, не говоря уже о пересадке собственных зубов! О каком вживлении выращенных искусственно зубов может идти речь?
То есть, если даже будут преодолены все препятствия и мы сможем вырастить зубы в пробирке, то проблема интеграции этих зубов в живой организм останется неразрешенной.
ОДНАКО, есть выход. можно пересаживать не выращенный зуб, а, скажем, зубной зачаток на ранней стадии. А потом просто подождать, когда зуб прорежется. Вроде как все очень просто, но... и здесь возникает ряд неразрешимых пока сложностей.
Во-первых, пока нет возможности стимулировать развитие зубных зачатков и рост зубов. Исследования в этой области ведутся, но с переменным успехом.
Во-вторых, возникает вопрос дифференцировки самих зубов. Будет обидно, если из зачатка, пересаженного на место отсутствующего резца, вырастет зуб мудрости или что-нибудь подобное.
В-третьих, как организовать питание зачатков? В естественных условиях, их кровоснабжение обеспечивается сетью тонких сосудов, превращающихся потом сосудисто-нервный пучок пульпы. Как это сделать что-то подобное - очень-очень сложный вопрос, неразрешимый даже в обозримом будущем.
* * *
Сейчас периодически появляются сообщения о выращенных из стволовых клеток зубах, которые были успешно пересажены тем же мышам. И вроде как эти зубы даже работают....
Но... есть несколько нюансов, о которых в прессе не сообщают, либо сообщают вскользь.
Во-первых, эти самые экспериментальные зубы выращивают на керамической матрице. Так будущие зубы дифференцируют и задают им форму.
Во-вторых, в этих зубах отсутствует дифференцировка тканей. То есть, в них нет пульпы, эмали, цемента и т. д. Это просто керамический каркас, наполненный фибробластами. И полноценными зубами их назвать нельзя.
В-третьих, зубочелюстной аппарат мышей существенно отличается от зубочелюстной системы 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.
В-четвертых, 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.
Следовательно, эти технологии в практической медицине не применимы и имеют прикладное научное значение.
Ну и, последнее - цена вопроса.
Я думаю, вряд ли выращивание зубов будет востребовано в широкой медицинской практике хотя бы из-за стоимости технологии. Посмотрите, сколько сейчас стоит дентальная имплантация и сколько труда и времени она занимает. С зубами из стволовых клеток все будет в разы сложнее и дороже. И если сейчас стоимость операции дентальной имплантации в Москве составляет, в среднем, тысячу долларов США, то в нашем случае столько будет стоить один только забор стволовых клеток. И это, заметьте, самая дешевая по себестоимости процедура.
Поэтому, выращивание зубов из стволовых клеток, аки редиски на грядке - удел далекого-далекого будущего. И даже если подобная технология станет возможной лет эдак через пятьдесят-сто, то вряд ли мы сможем себе позволить зубы, выращенные в пробирке, ибо цена их будет очень велика.
Так что берегите то, что есть! А если чего не хватает, подумайте о дентальной имплантации. Обозримое стоматологическое будущее - именно за этим перспективным направлением.
Спасибо за внимание.
С уважением, Станислав Васильев.