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【生活智庫】醫治牙患新方法 幹細胞科技令人類牙齒重生

眾所周知,人類一生只有一次換牙機會,大約在6歲時候,幼年長出的乳牙會逐漸脫落,長出恆齒。此後,這套牙齒就需要用60年或更長時間,因此90%成年人都有牙齒問題,若不幸蛀牙、牙齒脫落,只能選擇安裝假牙或植牙等方法。反觀有些生物由於牙齒上皮的幹細胞能產生新的成釉細胞(ameloblasts),製造牙齒最外層的琺瑯質(enamel),因而能長出新的牙齒,例如鯨魚一生就會不斷長出新牙齒。

不少科學家都夢想人類能長出「第三代牙齒」。科學界其中一個研究方向,是利用幹細胞再生人類牙齒。來自美國西雅圖華盛頓大學(University of Washington)的國際多學科研究人員組成的團隊,就研究以幹細胞令牙齒最外層的琺瑯質自然再生。

今年8月在科學期刊《發育細胞》(Developmental Cell)發表的一篇論文透露,這支科研團隊創建了一個「仿生物器官」(organoid)的組織,模仿器官功能,產生形成牙齒琺瑯質的蛋白質。

論文的聯合著者、華盛頓大學修復牙科(Restorative Dentistry)教授張海說:「這是我們長期目標的關鍵第一步,就是開發建基於幹細胞的治療方法,用來修復受損的牙齒,並再生丟失的牙齒。」

要了解這項研究,首先是弄清楚琺瑯質是如何生產的。琺瑯質是牙齒的外保護層,更是人體最堅硬的物料,是由稱為成釉細胞分泌的牙釉質在體內形成,但形成釉細胞的琺瑯質在人類牙齒完全形成後便會消失。超過90%的成年人的琺瑯質會逐漸受損或部分喪失,因而出現砫牙或其他牙患。

今年較早時,華盛頓大學的幹細胞生物學家魯霍拉─貝克(Hannele Ruohola-Baker )和她的同事在《細胞》雜誌上發表的論文中,提出了可能的替代方案,就是利用幹細胞能轉變為體內任何其他類型細胞的特性,並確定成釉細胞分化過程的調控機制,因而可以將幹細胞誘導轉化為成釉細胞,再生成為琺瑯質。於是貝克團隊設計了一種混合藥物,激活已知的功能性成釉細胞。

張海在新發表的論文中透露,研究團隊透過稱為「單細胞組合索引RNA排序」的技術,用mRNA擔當猶如信差般的角色,攜帶遺傳訊息,以製造蛋白質。研究團隊使用電腦程式來追溯基因如何將幹細胞轉化為建構牙釉質的成釉細胞。

經過大量試驗,這組研究人員能夠使用這個藍圖來活化遺傳途徑,將人類幹細胞轉化為成釉細胞。他們發現,可以誘導各類型的細胞自行重組成「仿生物器官」,就類似牙齒形成的胚胎早期階段。

魯霍拉─貝克教授認為,人類甚至可以更進一步,用「活性填充物」填充蛀牙。這種填充物會逐漸生長,並可自我修復。她又說,下一步是嘗試提高琺瑯質產量,以開始臨床試驗。希望有一天,該團隊可以將這種再生物料植入體內,以醫治患者腐爛的牙齒。

另一類治療方法稱為仿生修復(biomimetic repair),是使用合成蛋白質重建牙冠,合成蛋白質與人類琺瑯質相似,但與幹細胞療法不同的是,這些蛋白質可以包含在牙膏、漱口水甚至止咳藥水中。但合成配方的耐用程度可能不如人類琺瑯質。

此外,魯霍拉─貝克表示:「我們希望能夠生產其他替代器官,如人類胰腺、腎臟和大腦,但由於這些器官都很大和複雜,從幹細胞安全地再生它們需要更多時間。」

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