Рыбы могут регенерировать зубы, а люди — возможно, в будущем

Когда цихлида из озера Малави теряет зуб, на его место встаёт новый. Почему люди не могут так же регенерировать зубы, утраченные из-за травмы или болезни?

Изучая сотни этих красочных рыб, исследователи начинают понимать, как животные сохраняют сотни зубов на протяжении всей взрослой жизни. Изучая, как структуры у эмбриональных рыб дифференцируются в зубы или вкусовые почки, учёные надеются однажды включить механизм регенерации зубов у людей, которые, как и другие млекопитающие, получают всего два набора зубов на всю жизнь.

Работа, включавшая также исследование дифференциации зубов у мышей, показывает, что структуры, ответственные за рост новых зубов, могут оставаться активными дольше, чем считалось ранее. Это предполагает, что процесс можно активировать и у взрослых людей.

Исследование провели учёные из Технологического института Джорджии в Атланте и Королевского колледжа в Лондоне. Оно опубликовано 19 октября в раннем выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences. Работа поддержана Национальным институтом стоматологических и черепно-лицевых исследований, входящим в состав Национальных институтов здоровья США.

Механизм развития

• Учёные изучали, как зубы и вкусовые почки развиваются из одних и тех же эпителиальных тканей у эмбриональных рыб. У рыб нет языка, поэтому их вкусовые почки смешаны с зубами, иногда в соседних рядах.
• Исследователи скрестили два близкородственных вида цихлид озера Малави, адаптировавших зубы и вкусовые почки к разной пище (планктон vs водоросли). Во втором поколении гибридов наблюдалась существенная вариация в количестве зубов и вкусовых почек.
• Изучив генетические различия у примерно 300 таких гибридов, учёные смогли выделить генетические компоненты этой вариации и идентифицировать участки генома, контролирующие плотность этих структур.
• Купая эмбрионы рыб в химических веществах, влияющих на пути развития, исследователи манипулировали формированием зубов и вкусовых почек. В одном случае они усилили рост вкусовых почек за счёт зубов. Эти изменения инициировались всего через 5–6 дней после оплодотворения икры.

Пластичность и перспективы

• Исследования на рыбах и мышах показали, что существуют «переключатели развития», которые направляют судьбу общих эпителиальных клеток либо в сторону зубов, либо в сторону сенсорных структур (вкусовых почек).
• Зубы и вкусовые почки имеют разное назначение и анатомию, но на ранних стадиях развития они очень похожи и формируются из одного типа эпителия.
• Это открытие предполагает, что эпителий в ротовой полости человека может быть более пластичным, чем считалось. Задача будущих исследований — выяснить, как «убедить» эпителий формировать тот или иной тип структуры.
• Однако для регенерации жизнеспособных зубов необходимо также понять, как в них прорастают нервы и кровеносные сосуды.

Как следующий шаг, исследователи пытаются определить, как долго в зрелом возрасте сохраняется пластичность между зубами и вкусовыми почками и что может запустить изменение.