Зуб состоит из трех слоев: ретенционного (внутреннего), зубного (среднего) и эмали (внешнего). Эмаль – самое твердое вещество в организме человека, защищающее зуб от внешних повреждений. Но у него есть одна неприятная особенность: после того, как зубы развиваются в детстве, эмаль не может регенерировать. Любая травма необратима. Для этого у нас есть пломбы, коронки, имплантаты. Но новое исследование, опубликованное в Международном журнале оральных наук (группа Nature) Вашингтонского университета, представляет собой прорыв: созданный искусственным интеллектом белок, который может заставить клетки эмали созревать в лаборатории и производить настоящие эмалевые клетки.
Почему эмаль так сложно имитировать?
Клетки амелобластов — это клетки, вырабатывающие эмаль. Они активны только в детстве, во время развития зубов. Затем они умирают или исчезают. В течение многих лет ученые пытались «оживить» их в лаборатории, но безуспешно: клетки не доросли до нужной стадии и уж точно не успели произвести твердую эмаль.
Основная причина: клеткам амелобласта необходим специфический сигнал от других клеток зуба. Эта буква называется «Дельта» и уместно встречается в названии одонтобластов. Без него клетки амелобластов не знают, что им необходимо созреть.
Решение: белок, созданный искусственным интеллектом
Команда Вашингтонского университета через Институт стволовых клеток и регенеративной медицины (ISCRM) смогла решить проблему с помощью нового подхода: Они разработали на компьютере белок, имитирующий дельта-сигнал. Это отличный пример того, как ИИ меняет биологию.
Белок, называемый «растворимый агонист Notch» (растворимый агонист пути Notch), обходит потребность в сигнале от клеток одонтобластов. Он напрямую активирует этот путь в клетках амелобластов, заставляя их созревать в новую фазу, идентифицированную в исследовании: «WDR72-положительный зрелый секреторный амелобласт» или сокращенно ismAM.
Эксперимент на мышах: создание эмали в живом организме
Команда не осталась довольна лабораторией. Они имплантировали органоиды (группы взрослых клеток амелобластов) под капсулу почки мышей. Через несколько недель клетки образовали кальцинированное вещество, похожее на эмаль. Это первый раз, когда с помощью такого подхода в живом организме действительно была создана эмаль.
Куда это идет?
Следующим шагом является расширение процесса. Исследователи планируют:
<ол>По оценкам исследователей: клинические испытания на людях могут начаться через 5-7 лет. Самовосстанавливающиеся зубы могут стать доступными в 2035–2040 годах.
Что это значит для стоматологии?
Если лечение окажется успешным, оно заменит:
- Пломбы (эмалевое изделие вместо пломбы)
- Коронки (полная регенерация зуба)
- Имплантаты (имплантация стволовых клеток вместо металлических)
- Зубные протезы
Это также может изменить лечение несовершенного амелогенеза — генетического заболевания, вызывающего дефекты эмали с рождения. В ходе исследования было установлено, что ген DLX3 имеет решающее значение для производства эмали. Изменение этого гена является причиной заболевания.
Дополнительные приложения
Реставрация зубов – это только начало. Технология разработанных ИИ белков для активации клеточных путей также может быть использована для:
- Обновление костей (остеопороз).
- Обновление кожи (раны, рубцы).
- Обновление хряща (остеоартрит)
- Обновление волос
Итог
В течение многих лет стоматология считалась «скучной областью» с минимальными инновациями. Это исследование меняет картину. Благодаря сочетанию искусственного интеллекта, клеточной биологии и дизайна белков мы недалеко от того дня, когда засорения уйдут в прошлое. Зуб восстановится сам.
💬 תגובות (0)
היו הראשונים להגיב על המאמר.