สิ้นสุดการอุดตัน? นักวิจัยได้ค้นพบวิธีการปลูกเหมือนเคลือบฟันในห้องแล็บ

ฟันประกอบด้วยสามชั้น: ส่วนยึด (ด้านใน) ฟัน (ตรงกลาง) และ เคลือบฟัน (ด้านนอก) เคลือบฟันเป็นสารที่แข็งที่สุดในร่างกายมนุษย์ และปกป้องฟันจากความเสียหายภายนอก แต่มันมีคุณลักษณะที่ไม่ดีอย่างหนึ่ง: หลังจากที่ฟันพัฒนาขึ้นในวัยเด็ก เคลือบฟันจะไม่สามารถงอกใหม่ได้ การบาดเจ็บใดๆ ก็ตามจะคงอยู่ถาวร นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงต้องอุดฟัน ครอบฟัน รากฟันเทียม แต่การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ใน International Journal of Oral Science (Nature group) ของมหาวิทยาลัย Washington นำเสนอความก้าวหน้า: โปรตีนที่ออกแบบโดย AI ที่สามารถทำให้เซลล์เคลือบฟันเจริญเติบโตในห้องปฏิบัติการและสร้างเหมือนเคลือบฟันจริง

เหตุใดเคลือบฟันจึงเลียนแบบได้ยาก

เซลล์อะเมโลบลาสต์คือเซลล์ที่ผลิตเคลือบฟัน พวกมันออกฤทธิ์เฉพาะในวัยเด็กระหว่างการพัฒนาฟัน แล้วพวกเขาก็ตายหรือหายไป เป็นเวลาหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์พยายาม "ฟื้น" พวกมันในห้องปฏิบัติการ แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จ เซลล์ไม่ได้เจริญเต็มที่ในระยะที่เหมาะสม และแน่นอนว่าไม่สามารถสร้างเคลือบฟันแข็งได้

สาเหตุหลัก: เซลล์อะเมโลบลาสต์ต้องการสัญญาณเฉพาะจากเซลล์อื่นในฟัน จดหมายฉบับนี้เรียกว่า "เดลต้า" และปรากฏอย่างเหมาะสมในชื่อของโอดอนโตบลาสต์ หากไม่มีมัน เซลล์อะเมโลบลาสต์จะไม่ทราบว่าจำเป็นต้องเจริญเติบโต

วิธีแก้ปัญหา: โปรตีนที่ออกแบบโดย AI

ทีมงานมหาวิทยาลัยวอชิงตันผ่านสถาบันสเต็มเซลล์และเวชศาสตร์ฟื้นฟู (ISCRM) สามารถแก้ไขปัญหาได้ด้วยแนวทางใหม่ พวกเขาออกแบบโปรตีนบนคอมพิวเตอร์ที่เลียนแบบสัญญาณเดลต้า นี่เป็นตัวอย่างที่ดีว่า AI กำลังเปลี่ยนแปลงชีววิทยาอย่างไร

โปรตีนที่เรียกว่า "ตัวเอกรอยหยักที่ละลายน้ำได้" (ตัวเอกที่ละลายได้สำหรับทางเดินรอยบาก) ข้ามความต้องการสัญญาณจากเซลล์โอดอนโตบลาสต์ โดยกระตุ้นวิถีทางในเซลล์อะเมโลบลาสต์โดยตรง ส่งผลให้เซลล์เติบโตในระยะใหม่ที่ระบุในการศึกษา: "อะมิโลบลาสต์ที่หลั่งเต็มที่ด้วยผลบวกของ WDR72" หรือเรียกสั้น ๆ ว่า ismAM

การทดลองของเมาส์: การสร้างเหมือนเคลือบฟันในร่างกายของสิ่งมีชีวิต

ทีมงานไม่พอใจกับห้องปฏิบัติการ พวกเขาปลูกฝังออร์การอยด์ (กลุ่มของเซลล์อะเมโลบลาสต์ที่โตเต็มวัย) ไว้ใต้แคปซูลไตของหนู หลังจากนั้นไม่กี่สัปดาห์ เซลล์ก็ก่อตัวสารกลายเป็นแคลเซียมคล้ายกับเคลือบฟัน นี่เป็นครั้งแรกที่สิ่งที่คล้ายเคลือบฟันถูกสร้างขึ้นในร่างกายที่มีชีวิตโดยใช้แนวทางนี้

มันไปไหน?

ขั้นตอนต่อไปคือการเพิ่มกระบวนการ ผู้วิจัยวางแผน:

1. ใช้ร่วมกับเนื้อฟัน อีเมลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ คุณต้องมีฟันด้านในด้วย ขั้นตอนต่อไป: เพื่อสร้างออร์แกนอยด์ที่ซับซ้อนมากขึ้น
2. การปลูกถ่ายในแบบจำลองที่ซับซ้อนมากขึ้น ตอนนี้อยู่ใต้แคปซูลไต ขั้นตอนถัดไป: การฝังในกรามของสัตว์
3. การทดสอบความปลอดภัย ความกลัวมะเร็งเป็นหลัก เนื่องจากเซลล์ต้นกำเนิดไม่สามารถควบคุมได้

นักวิจัยประมาณการ: การทดลองทางคลินิกในมนุษย์สามารถเริ่มได้ภายใน 5-7 ปี ฟันที่สร้างใหม่ได้เองสามารถใช้ได้ในปี 2035-2040

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรสำหรับทันตกรรม?

หากการรักษาสำเร็จ มันจะเข้ามาแทนที่:

• การอุด (การผลิตคล้ายเคลือบฟันแทนการอุด)
• ครอบฟัน (การงอกของฟันใหม่ทั้งหมด)
• การปลูกถ่าย (การปลูกถ่ายสเต็มเซลล์แทนโลหะ)
• ทันตกรรมประดิษฐ์

นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนการรักษา amelogenesis imperfecta ซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมที่ทำให้เคลือบฟันชำรุดตั้งแต่แรกเกิด ในการศึกษาพบว่ายีนที่เรียกว่า DLX3 มีความสำคัญต่อการผลิตเคลือบฟัน การเปลี่ยนแปลงของยีนนี้เป็นสาเหตุของโรค

แอปพลิเคชันเพิ่มเติม

การปรับปรุงฟันเป็นเพียงจุดเริ่มต้น เทคโนโลยีของโปรตีนที่ออกแบบโดย AI สำหรับการกระตุ้นทางเดินของเซลล์ยังสามารถใช้สำหรับ:

• การต่ออายุกระดูก (โรคกระดูกพรุน)
• การฟื้นฟูผิว (บาดแผล รอยแผลเป็น)
• การต่ออายุกระดูกอ่อน (ข้อเข่าเสื่อม)
• การต่ออายุเส้นผม

สิ่งสำคัญที่สุด

หลายปีที่ผ่านมา ทันตกรรมถือเป็น "สาขาที่น่าเบื่อ" เพราะมีนวัตกรรมเพียงเล็กน้อย การศึกษาครั้งนี้เปลี่ยนภาพ ด้วยการผสมผสานระหว่าง AI ชีววิทยาของเซลล์ และการออกแบบโปรตีน เราอยู่ไม่ไกลจากวันที่การอุดตันจะกลายเป็นอดีต ฟันจะซ่อมแซมตัวเอง