Зуб складається з трьох шарів: ретенційного (внутрішнього), зубного (середнього) та емалі (зовнішнього). Емаль є найтвердішою речовиною в організмі людини, захищає зуб від зовнішніх пошкоджень. Але у нього є одна погана риса: після того, як зуби виростають у дитинстві, емаль не може відновлюватися. Будь-яка травма є постійною. Тому у нас є пломби, коронки, імпланти. Але нове дослідження, опубліковане в International Journal of Oral Science (Nature group) Університету Вашингтона, демонструє прорив: розроблений ШІ білок, який може змусити клітини емалі дозрівати в лабораторії та виробляти справжню емаль.
Чому емаль так важко імітувати?
Клітини амелобластів — це клітини, які утворюють емаль. Вони активні лише в дитинстві, під час розвитку зубів. Потім вони гинуть або зникають. Роками вчені намагалися «оживити» їх у лабораторії, але безуспішно: клітини не дозріли до потрібної стадії і, звичайно, не спромоглися створити тверду емаль.
Основна причина: амелобластам потрібен специфічний сигнал від інших клітин зуба. Ця буква називається «Дельта», і вона доречно входить до назви одонтобластів. Без нього клітини амелобластів не знають, що їм потрібно дозріти.
Рішення: білок, розроблений ШІ
Команда Вашингтонського університету через Інститут стовбурових клітин і регенеративної медицини (ISCRM) змогла вирішити проблему за допомогою нового підходу: Вони розробили на комп’ютері білок, який імітує сигнал Дельта. Це чудовий приклад того, як ШІ змінює біологію.
Білок під назвою «розчинний агоніст Notch» (розчинний агоніст шляху Notch) обходить потребу в сигналі від клітин одонтобластів. Він безпосередньо активує шлях у клітинах амелобластів, змушуючи їх дозрівати в нову фазу, визначену в дослідженні: «WDR72-позитивний зрілий секреторний амелобласт» або скорочено ismAM.
Експеримент з мишами: створення емалі в живому тілі
Команда не була задоволена лабораторією. Вони імплантували органоїди (групи дорослих клітин амелобластів) під ниркову капсулу мишей. Через кілька тижнів клітини утворили кальцифіковану речовину, схожу на емаль. Це перший випадок, коли в живому тілі за допомогою такого підходу дійсно було створено емаль.
Куди це йде?
Наступним кроком є збільшення процесу. Дослідники планують:
- Поєднання з дентином. Самої електронної пошти недостатньо. Також потрібен внутрішній зуб. Наступний крок: створити більш складний органоїд
- Трансплантація в складніші моделі. Зараз знаходиться під капсулою нирки. Наступний крок: імплантація в щелепу тварини
- Випробування на безпеку. Головним чином страх раку, тому що стовбурові клітини можуть стати неконтрольованими
За оцінками дослідників, клінічні випробування на людях можуть початися через 5-7 років. Зуби, що самовідновлюються, можуть бути доступні в 2035-2040 роках.
Що це означає для стоматології?
Якщо лікування буде успішним, воно замінить:
- Пломби (виробництво емалі замість пломби)
- Коронки (повна регенерація зуба)
- Імпланти (імплантація стовбурових клітин замість металу)
- Зубні протези
Це також може змінити лікування недосконалого амелогенезу, генетичного захворювання, яке спричиняє дефекти емалі від народження. Під час дослідження було виявлено, що ген під назвою DLX3 має вирішальне значення для виробництва емалі. Зміна цього гена є причиною захворювання.
Додаткові програми
Відновлення зубів – це лише початок. Технологію розроблених штучним інтелектом білків для активації клітинних шляхів також можна використовувати для:
- Відновлення кісток (остеопороз)
- Відновлення шкіри (рани, шрами)
- Відновлення хряща (остеоартрит)
- Відновлення волосся
Суть
Роками стоматологію вважали «нудною сферою» мінімальних інновацій. Це дослідження змінює картину. Завдяки поєднанню штучного інтелекту, клітинної біології та білкового дизайну ми недалеко від того дня, коли засмічення піде в минуле. Зуб відновиться сам.
💬 תגובות (0)
היו הראשונים להגיב על המאמר.