Ząb składa się z trzech warstw: retencyjnej (wewnętrznej), zęba (środkowej) i emalii (zewnętrznej). Szkliwo jest najtwardszą substancją w organizmie człowieka i chroni ząb przed uszkodzeniami zewnętrznymi. Ma jednak jedną wadę: gdy zęby rozwiną się w dzieciństwie, szkliwo nie może się regenerować. Każda kontuzja jest trwała. Dlatego mamy wypełnienia, korony, implanty. Jednak nowe badanie opublikowane w International Journal of Oral Science (grupa Nature) Uniwersytetu Waszyngtońskiego przedstawia przełom: białko zaprojektowane przez sztuczną inteligencję, które może sprawić, że komórki szkliwa dojrzewają w laboratorium i wytwarzają prawdziwe szkliwo.
Dlaczego szkliwo tak trudno imitować?
Komórki ameloblastów to komórki wytwarzające szkliwo. Są aktywne tylko w dzieciństwie, w okresie rozwoju zębów. Potem umierają lub znikają. Przez lata naukowcy próbowali je „ożywić” w laboratorium, ale bez powodzenia: komórki nie osiągnęły odpowiedniego stadium i z pewnością nie zdołały wytworzyć twardego szkliwa.
Główny powód: komórki ameloblastów potrzebują określonego sygnału od innych komórek zęba. Litera ta nazywa się „Delta” i słusznie pojawia się w nazwie odontoblastów. Bez tego komórki ameloblastów nie wiedzą, że muszą dojrzeć.
Rozwiązanie: białko zaprojektowane przez sztuczną inteligencję
Zespół Uniwersytetu Waszyngtońskiego, za pośrednictwem Instytutu Komórek Macierzystych i Medycyny Regeneracyjnej (ISCRM), był w stanie rozwiązać problem dzięki nowemu podejściu: Zaprojektowali białko na komputerze, które naśladuje sygnał Delta. To świetny przykład tego, jak sztuczna inteligencja zmienia biologię.
Białko zwane „rozpuszczalnym agonistą Notch” (rozpuszczalnym agonistą szlaku Notch) omija potrzebę sygnału z komórek odontoblastów. Bezpośrednio aktywuje szlak w komórkach ameloblastów, powodując ich dojrzewanie do nowej fazy zidentyfikowanej w badaniu: „dojrzały ameloblast wydzielniczy WDR72-dodatni”, w skrócie ismAM.
Eksperyment na myszach: tworzenie szkliwa w żywym organizmie
Zespół nie był zadowolony z laboratorium. Wszczepili organoidy (grupy dorosłych komórek ameloblastów) pod torebkę nerkową myszy. Po kilku tygodniach komórki utworzyły zwapnioną substancję podobną do szkliwa. To po raz pierwszy w żywym organizmie przy użyciu tej metody faktycznie stworzono substancję przypominającą szkliwo.
Dokąd to zmierza?
Następnym krokiem jest zwiększenie procesu. Naukowcy planują:
- Połączenie z Dentinem. Sam e-mail nie wystarczy. Potrzebujesz także zęba wewnętrznego. Następny krok: stworzenie bardziej złożonego organoidu
- Transplantacja w bardziej złożonych modelach. Teraz znajduje się pod torebką nerkową. Kolejny krok: implantacja w szczęce zwierzęcia
- Testy bezpieczeństwa. Głównie strach przed rakiem, ponieważ komórki macierzyste mogą stać się niekontrolowane
Naukowcy szacują: badania kliniczne na ludziach mogą rozpocząć się za 5-7 lat. Samoregenerujące się zęby mogą być dostępne w latach 2035–2040.
Co to oznacza dla stomatologii?
Jeśli leczenie zakończy się sukcesem, zastąpi:
- Wypełnienia (wytwarzanie emalii zamiast wypełnienia)
- Korony (pełna regeneracja zęba)
- Implanty (implantacja komórek macierzystych zamiast metalu)
- Protezy dentystyczne
Może to również zmienić sposób leczenia amelogenesis imperfecta, choroby genetycznej, która powoduje wady szkliwa od urodzenia. W badaniu stwierdzono, że gen o nazwie DLX3 ma kluczowe znaczenie dla produkcji szkliwa. Przyczyną choroby jest zmiana w tym genie.
Dodatkowe aplikacje
Renowacja zębów to dopiero początek. Technologię białek zaprojektowanych przez sztuczną inteligencję do aktywacji szlaków komórkowych można również zastosować do:
- Odnowa kości (osteoporoza)
- Odnowa skóry (rany, blizny)
- Odnowa chrząstki (choroba zwyrodnieniowa stawów)
- Odnowa włosów
Konkluzja
Przez lata stomatologię uważano za „nudną dziedzinę” wymagającą minimalnych innowacji. To badanie zmienia obraz. Dzięki połączeniu sztucznej inteligencji, biologii komórkowej i projektowania białek jesteśmy już niedaleko dnia, w którym zatykanie stanie się przeszłością. Ząb zregeneruje się sam.
💬 תגובות (0)
היו הראשונים להגיב על המאמר.