人類形態(tài) “牙齒”在迷你豬體內(nèi)培育成功

成年人一旦失去牙齒，通常只能選擇鈦合金種植牙或塑料假牙等有限方案。但科學(xué)家們正在開發(fā)一種替代方案：未來有望用實驗室培育的人類牙齒來修復(fù)缺損的牙齒。

美國波士頓塔夫茨大學(xué)牙醫(yī)學(xué)院的帕梅拉"· 耶利克和張偉博（音）將豬與人類的牙齒細胞混合培養(yǎng)在豬牙碎片中，成功制造出類似真人牙齒的生物工程結(jié)構(gòu)。

“耶利克運用基礎(chǔ)科學(xué)培育出了牙齒。”美國波特蘭俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)牙科科學(xué)家克里斯蒂安妮·"米蘭達·"弗蘭卡評價道，“這令人驚嘆。”

健康牙齒的核心是牙髓。這種包含神經(jīng)和血管的軟組織外層包裹著牙本質(zhì)、牙骨質(zhì)和牙釉質(zhì)等硬組織。其中牙釉質(zhì)作為人體最堅硬的組織，仍可能被細菌侵蝕導(dǎo)致齲齒。一旦齲壞波及牙髓，將引發(fā)劇烈疼痛。

目前牙醫(yī)通過補牙來修復(fù)齲損，但填充物通常只能維持"15 年左右。每次更換都需要磨除更多牙體組織。“最終這顆牙齒幾乎注定會脫落。”弗蘭卡解釋道。

現(xiàn)代種植牙采用鈦合金螺釘固定于頜骨，并安裝瓷質(zhì)牙冠。雖然能實現(xiàn)咀嚼功能，但與真牙相去甚遠。耶利克指出，若種植體與天然牙咬合不匹配，異常應(yīng)力會導(dǎo)致支撐骨吸收。細菌附著還可能引發(fā)種植體周圍炎癥，造成骨質(zhì)流失。

“由于骨質(zhì)隨時間不斷吸收，更換種植體時需先重建骨組織，這非常困難。”耶利克表示。過去數(shù)十年間，她致力于從真牙中提取細胞，在實驗室培育類牙結(jié)構(gòu)。“我們正在研發(fā)功能性替代牙齒。”

研究團隊從屠宰場獲取豬頜骨細胞。豬一生會換多副牙齒，其頜骨中含有未萌出的牙胚細胞。耶利克團隊在實驗室培養(yǎng)增殖這些細胞至“數(shù)千萬”規(guī)模。

早期實驗中，研究人員將細胞接種在可降解的牙齒狀支架上，植入小鼠腹部皮下。耶利克團隊發(fā)現(xiàn)這些細胞在活體內(nèi)會自主排列成牙齒樣結(jié)構(gòu)。“這不會影響小鼠健康。”耶利克介紹，“雖體積較小，但形態(tài)與天然牙完全一致。”

最新研究中，團隊采用人類捐贈的牙細胞，并使用迷你豬牙齒脫細胞后制成的“天然支架”。將人豬混合牙細胞培養(yǎng)于豬牙支架數(shù)周后，將其植入六只迷你豬頜骨。兩個月后檢查顯示，這些結(jié)構(gòu)已開始像健康成人牙齒般生長，甚至形成了牙骨質(zhì)和牙本質(zhì)等硬組織。“它們非常接近真牙。”耶利克在"2024 年"12 月發(fā)表于《干細胞轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》的論文中寫道。

“這些生物工程牙齒具備鈦合金種植體缺乏的天然牙關(guān)鍵特性。”弗蘭卡評價道。該成果讓我們向培育能與牙齦頜骨整合的功能性活體牙齒邁進一步。“耶利克團隊正在破譯自然界編碼牙齒細胞的密碼，這實在令人印象深刻。”

“雖然目前形態(tài)尚未完美。”耶利克坦言，“但我們有信心終將研發(fā)出能為缺牙患者服務(wù)的生物牙替代品。”

（編譯自“麻省理工科技評論”英文網(wǎng)站）