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再生牙齿有可能实现吗?

2023-03-29 22:35| 来源: 网络整理| 查看: 265

2022年8月 更新说明:给原答案增加了图片,并且更新了最近几年相关的研究进展。

以下为原文(2015年的原文,图片及图片说明为2022年8月添加)

单刀直入的先说答案:有!只是说来话长。

偶尔看到了这个问题,想到自己的科室名字里有“口腔再生医学”这几个字,感觉好像是撞枪口上了。虽然我是研究骨再生的,但牙也在口腔里啊,我就奋不顾身的说一下我知道的牙齿再生现状吧。(知乎第一次发长文)

因为东京理科大的石田教授和我教授一起联名发了几个文章,我们教授引用了,我才注意到原来日本的确是走在牙齿再生世界最前沿的。

石田教授他们最早在2007年发在Nature Method 上的一篇高大上文章里介绍了如何人工造牙。简单说就是从老鼠的切牙胚里分离早期的Epithelium(上皮)和Mesenchyme(间质),碎成N多单个细胞,然后把很多细胞分这两类聚在一起,把它们紧挨着再放到一个胶原凝胶里,坐等发育个5-7天,在移植到其他没有免疫力老鼠的体内,观察这两群细胞能否像在自然情况下发育处牙胚的形状,结果竟然成了,而且发育后期要神经有神经,要釉质有釉质

Nakao K, Morita R, Saji Y, Ishida K, Tomita Y, et al. (2007) The development of a bioengineered organ germ method. Nat Methods 4: 227–230.

这个实验的感觉打个比方,就是好好的一辆原产德国的奔驰,为了避税,把零件拆散(石田他们这里拆的比一般走私团伙都散),然后拿到中国某地(一个模拟德国原厂的组装车间)把零件再堆到一起,坐等,过几天一辆崭新的奔驰自己组装好了!!而且人家装完以后跟原创的几乎一模一样,要传感有传感,要制动有制动。

所以可以说那个时候起,世界上就有了完整的再生牙技术

前几年,这些快乐的走私团伙又整出来新方法,用初始零件聚集形状来控制最终产品是微型车还是加长版(控制牙体大小,可以模仿出磨牙的牙胚)。

Ishida K, Murofushi M, Nakao K, Morita R, Ogawa M, et al. (2011) The regulation of tooth morphogenesis is associated with epithelial cell proliferation and the expression of Sonic hedgehog through epithelial-mesenchymal interactions. Biochem Biophys Res Commun 405: 455–461.

同年,这些家伙还放了个大招,把走私组装好的车运回原产地,要在德国的土地上和真奔驰一起跑,结果好像跑的还不错,性能优良,除了外形有点山寨的感觉(在老鼠体内将体外培养好的牙单位:包括牙齿牙周膜牙周围的牙槽骨,一起植入老鼠的后牙拔牙区,完全成活,不过形状看起来不太像旁边的真正磨牙)

这是造牙技术的示意图。从新组装的牙胚放在裸鼠的肾下被膜subrenal capsule下培养,过20-30-60天后取出来观察,发育好的牙要什么有什么,不仅有牙齿本身,连牙齿周围的牙周膜和牙槽骨都生成出来了,整车自动组装。下一步把原产地的真奔驰给拔了,把自己组装的小奔奔放到大奔的车位上,看看能不能活影像学观察除了人造牙周围带过来的骨头吸收了一些,牙齿还真张上了,但我怀疑牙髓可能坏死了,另外牙周膜间隙也消失了,也就是说组装车回到原产地以后悬挂和自动操控没有了,只剩车壳了。左边上下是原来的天然牙(原厂奔驰),右边上下是人造牙(组装奔奔)看牙齿的形态和颜色与拔掉的牙齿差异还是很大的,但无论如何这就是最接近大家期盼的再生牙齿的雏形了

Oshima M, Mizuno M, Imamura A, Ogawa M, Yasukawa M, et al. (2011) Functional Tooth Regeneration Using a Bioengineered Tooth Unit as a Mature Organ Replacement Regenerative Therapy. PLoS ONE 6(7): e21531.

不过,再怎么样做,现在这些东西要真实用到人身上,保守估计都还至少还需要个20年。现在我了解到的就有以下几个障碍:

1 钱,牙胚这个东西不花个几亿的经费是做不出来的,大批量生产现在还不现实。就算实现了可以批量生产了,一个牙胚再植恐怕要比现有的种植牙技术贵不知道多少倍,患者根本无法承担。

2 技术,现在都是在动物身上做,人体的牙胚细胞本身不好取,也没那么多资源,就是在咱们小时候没发育完全的磨牙胚都挖出来分离细胞,也得再在体外增殖一段时间才够数目给我们构建人造牙胚,那些增殖几代后的东西是不是还保有原来的细胞分化能力,能不能按原样长出牙来,就不好说了。

3 伦理,自己的牙胚细胞不够,或者以后就是能解决了上面的技术问题,一个牙胚就够了的话,成年人嘴里已经早没有牙胚了,最后一个发育的牙胚----智齿----估计也已经横卧在你口腔最深处了。所以要用异种动物的细胞?还是用克隆人的细胞?先不说免疫排斥,就是伦理上这些拥有先进技术的国际,比如日本,就要争议很久很久。

大概是看到了上面这些困难,知道最近实现完全人类再生牙齿比世界和平难度还大了,最近,这帮家伙又跑到我们种植的地盘上抢生意了。我们种植界从哥德堡大学布伦马克(s="nolink">Per-Ingvar Brånemark)教授开天辟地以来,一直遵从他老人家的指示,种植体都要和骨头牢牢的结合在一起,他还命名为骨结合(Osseointegration)(当然这和真实的牙的存在方式是不一样的),然而快乐的汽车走私犯们愣是给我们的种植体改装加上悬挂了---在种植体周围形成牙周膜,使种植体向模拟真实牙齿又迈进了一大步。

给种植体加牙周膜(悬挂)的示意图。上面那行是正常现有技术的骨结合种植体,和骨头严丝合缝的长在一起了。下面这行是加了悬挂的种植体,文章里给这种植体起名叫做Bio-hybrid implant 生物混合种植体。有点像混合动力汽车的意思,都是Hybrid。不相信加上悬挂了,那就放大到电镜下看看界面,第一行天然牙中间PDL就是牙周膜,第二行正常骨结合种植体Imp直接和牙槽骨AB结合(当然电镜下看是有缝的,这个缝里是有东西的,但不是牙周膜),第三行是混合种植体跟天然牙有差不多的牙周膜结构从组织切片上再次验证,悬挂是真的加上了。神奇的事情现在才开始,为毛要给好端端的骨结合种植体加牙周膜呢?因为骨结合植体有缺点,就是不能动,但天然牙是可动的,牙周膜的功能丰富着呢。而看看第三行的混合种植体,是能动的,和天然牙几乎一样,就是因为我教授引用了这篇文章才让我回答了这个问题科普示意图来了,看看混合动力的新车,除了内部构造(当然还有上面的车头部分)和原厂大奔没法比,底盘结构几乎一模一样了,甚至有一层牙骨质Cementum(当然实验植体用的就是HA羟基磷灰石表面,而且这种表面是我们科室的一个人研发的超薄HA不会分裂脱落)

Oshima M, Inoue K, Nakajima K, Tachikawa T, Yamazaki H, Isobe T, Sugawara A, Ogawa M, Tanaka C, Saito M, Kasugai S, Takano-Yamamoto T, Inoue T, Tezuka K, Kuboki T, Yamaguchi A, Tsuji T. Functional tooth restoration by next-generation bio-hybrid implant as a bio-hybrid artificial organ replacement therapy. Sci Rep. 2014 Aug 13;4:6044.

那么说了一大圈,总结起来就是一句话,再生牙有,只不过那是老鼠再生牙,人类能再生牙齿能在实验室里造出来的那一天应该也不远了,不过实际临床应用估计还得等很久,所以大家缺牙了的话,还是先用我们现有的骨结合人工种植牙来修补吧,目前这个算是最接近天然牙齿的了(当然也有一定适用症和禁忌症)。关于种植牙有问题就可以狠狠问我了,这个话题我更熟点。

如果大家有兴趣可以读一下我每段下面贴的英文原文,看着里面的图可能再看我的介绍就跟容易理解了。

如果大家一直点赞,要求看图,我就跟石田教授说一下,看看能不能赏我两张图放在文章里跟大家一起分享。

才疏学浅,如有错误请大家指正。

本文为原创,如需转载请私信联系我授权。

以下为近几年的进展更新:

本文够长的了,我换个坑,在知乎另开一篇文章写吧。

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