치아는 유지층(내부), 치아(중간), 법랑질(외부)의 3개 층으로 구성됩니다. 법랑질은 인체에서 가장 단단한 물질로, 외부 손상으로부터 치아를 보호합니다. 하지만 한 가지 나쁜 특징이 있습니다. 어린 시절에 치아가 발달한 후에는 법랑질이 재생되지 않습니다. 모든 부상은 영구적입니다. 이것이 바로 충전재, 크라운, 임플란트가 있는 이유입니다. 그러나 워싱턴 대학의 국제 구강 과학 저널(Nature 그룹)에 발표된 새로운 연구는 실험실에서 법랑질 세포를 성숙시키고 실제 법랑질과 유사한 세포를 생성할 수 있는 AI 설계 단백질이라는 획기적인 결과를 제시했습니다.
에나멜은 왜 모방하기 어려운가요?
사랑모세포는 법랑질을 생성하는 세포입니다. 그들은 치아가 발달하는 동안 어린 시절에만 활동합니다. 그런 다음 그들은 죽거나 사라집니다. 수년 동안 과학자들은 실험실에서 세포를 "소생"시키려고 노력했지만 성공하지 못했습니다. 세포가 올바른 단계까지 성숙하지 못했고 확실히 단단한 법랑질을 생성하지 못했습니다.
주요 이유: 화랑아세포는 치아의 다른 세포로부터 특정 신호를 받아야 합니다. 이 문자는 "Delta"라고 불리며 상아모세포(odontoblasts)라는 이름에 적절하게 표시됩니다. 이것이 없으면 법랑아세포는 성숙해야 한다는 사실을 알지 못합니다.
해결책: AI가 디자인한 단백질
워싱턴 대학 팀은 줄기세포 및 재생의학 연구소(ISCRM)를 통해 새로운 접근 방식으로 문제를 해결할 수 있었습니다. 그들은 델타 신호를 모방하는 컴퓨터에서 단백질을 설계했습니다. 이는 AI가 생물학을 어떻게 변화시키고 있는지 보여주는 훌륭한 예입니다.
"가용성 Notch 작용제"(Notch 경로에 대한 가용성 작용제)라고 불리는 이 단백질은 상아모세포 세포의 신호 필요성을 우회합니다. 이는 법랑모세포의 경로를 직접 활성화하여 연구에서 확인된 새로운 단계인 "WDR72 양성 성숙한 분비성 법랑아세포" 또는 줄여서 ismAM으로 성숙하게 만듭니다.
쥐 실험: 생체에서 에나멜 같은 생성
팀은 실험실에 만족하지 못했습니다. 그들은 쥐의 신장 피막 아래에 오가노이드(성체 법랑모세포 그룹)를 이식했습니다. 몇 주 후에 세포는 법랑질과 유사한 석회화 물질을 형성했습니다. 이러한 접근 방식을 사용하여 실제로 생체 내에서 에나멜 같은 물질이 생성된 것은 이번이 처음입니다.
어디로 가나요?
다음 단계는 프로세스를 늘리는 것입니다. 연구원들의 계획은 다음과 같습니다:
<올>연구원들은 인간을 대상으로 한 임상 시험이 5~7년 안에 시작될 수 있다고 추정합니다. 자가 재생 치아는 2035~2040년에 출시될 수 있습니다.
치과에는 어떤 의미가 있나요?
치료가 성공하면 다음을 대체합니다:
- <리>
- 충전재(충전재 대신 에나멜과 유사한 제작)
- 크라운(치아의 완전한 재생)
- 임플란트(금속 대신 줄기세포 이식)
- 치과 보철물
또한 태어날 때부터 법랑질 결함을 일으키는 유전 질환인 사랑질 생성 부전증의 치료 방식을 바꿀 수도 있습니다. 이번 연구에서는 DLX3이라는 유전자가 에나멜 생산에 중요한 역할을 한다는 사실이 확인되었습니다. 이 유전자의 변화가 질병의 원인입니다.
추가 애플리케이션
치아교정은 시작에 불과합니다. 세포 경로 활성화를 위해 AI가 설계한 단백질 기술은 다음 용도로도 사용될 수 있습니다.
- <리>
- 뼈 재생(골다공증)
- 피부 재생(상처, 흉터)
- 연골 재생(골관절염)
- 머리 재생
결론
수년 동안 치과학은 혁신이 최소화된 '지루한 분야'로 간주되었습니다. 이 연구는 그림을 바꿉니다. AI, 세포 생물학, 단백질 설계의 결합으로 막힘이 과거의 일이 될 날이 멀지 않았습니다. 치아는 저절로 회복됩니다.
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