Ученые обнаружили стволовые клетки, способные восстанавливать зубы и кости

Ученые из Science Tokyo выявили две отдельные линии стволовых клеток, которые отвечают за развитие корней зубов и альвеолярной кости – той костной структуры, которая удерживает зубы в челюсти. Используя генетически модифицированных мышей и методы отслеживания клеточных линий, исследователи выяснили, как определенные сигнальные пути направляют стволовые клетки к специализации во время формирования зубов. Эти результаты дают важные сведения, которые могут стать основой для будущих методов регенеративной стоматологии.

Возможность восстанавливать утраченные зубы и окружающую их костную ткань остаётся одной из наиболее актуальных задач в стоматологии. Долгое время для замещения зубов использовались искусственные конструкции – имплантаты и протезы. Хотя они помогают восстановить функциональность и внешний вид зубов, полностью воспроизвести естественные ощущения, биологическую интеграцию и сложную структуру настоящих зубов такие решения не могут. Эти ограничения побуждают ученых изучать естественные механизмы формирования зубов, чтобы создать регенеративные подходы, способные максимально полно восстанавливать утраченные зубы.

Основное внимание в работе было уделено молекулярным и клеточным механизмам, которые контролируют дифференцировку стволовых клеток в процессе формирования зубов. Результаты исследований" были опубликованы в двух отдельных статьях в 16-м томе журнала Nature Communications. Команда использовала генетически модифицированных мышей и современные методы отслеживания клеточных линий, чтобы изучить, как клетки в апикальной области (верхушке) корней зубов специализируются и самоорганизуются. С помощью микроскопии, флуоресцентных меток и подавления активности отдельных генов учёным удалось наглядно проследить, как ключевые сигнальные белки влияют на судьбу клеток во время формирования зубов.

В результате исследователи обнаружили ранее неизвестную популяцию мезенхимальных стволовых клеток, которая дает начало двум отдельным линиям: первая связана с ростом корня зуба, а вторая – с образованием альвеолярной кости. Первая линия формируется из клеток апикального сосочка эпителиального корневого влагалища – скопления мягкой ткани на верхушке растущего корня. Эти клетки экспрессируют белок CXCL12, важный для формирования костной ткани в костном мозге. Через канонический путь Wnt клетки апикального сосочка, несущие CXCL12, могут превращаться в одонтобласты, ответственные за образование зубной ткани, в цементобласты, создающие цемент корня, а также в альвеолярные остеобласты, формирующие костную ткань при регенерации.

Вторая линия локализована в зубном фолликуле – мешковидной структуре, окружающей развивающийся зуб и поддерживающей формирование окружающей опоры. Исследователи выяснили, что клетки, экспрессирующие паратиреоидный гормон-родственный белок (PTHrP), могут дифференцироваться в цементобласты, фибробласты связок зуба и остеобласты, формирующие альвеолярную кость. При этом ученые подчеркнули, что такая трансформация происходит лишь при определенных условиях.