Глубокое исследование, проведенное специалистами из Стоматологического колледжа Университета Йонсе в Корее, проливает свет на один из самых загадочных процессов в биологии развития — формирование зубов. Ученым давно известно, что зуб развивается из небольшой почки клеток, проходя стадии от колпачка до колокольчика. Однако механизм, благодаря которому клетки точно понимают свою роль — одной стать эмалью, а другой превратиться в костную ткань, — оставался не до конца ясным. Команда доктора Хан-Сон Чжона решила выяснить, как позиционная идентичность клеток вдоль язычно-щечной оси определяет их дальнейшую судьбу.
Исследователи сосредоточились на мезенхимальных клетках зубного зачатка у эмбрионов мышей на ключевых стадиях развития. Они разделили клетки с язычной и щечной стороны и провели детальный анализ экспрессии их генов. Чтобы подтвердить теорию на практике, ученые трансплантировали клетки с разных сторон под почечную капсулу мышей с иммунодефицитом. Результаты оказались поразительными. Клетки с язычной стороны были запрограммированы на формирование собственно зуба, в частности дентина, в то время как клетки со щечной стороны активировали программы, связанные со стволовыми клетками, и были ориентированы на создание окружающих тканей. Только лингвальные клетки смогли развиться в ткань, аналогичную зубной эмали.
Одним из самых удивительных открытий стала демонстрация феномена клеточной самоорганизации. Когда ученые искусственно смешали меченые щечные и язычные клетки, они не остались в хаотичном состоянии. Лингвальные клетки самостоятельно находили свое место и начинали формировать зубные структуры, как будто помнили свою изначальную позиционную задачу. Это явление, как отмечает первый автор работы Ким Ын-Джон, указывает на врожденную способность клеток к сложной реорганизации. Молекулярный анализ выявил лежащие в основе этого процессы. В язычных клетках были активны сигнальные пути WNT, обеспечивающие высокую пролиферацию и миграцию, необходимые для построения сложной зубной структуры. В щечных клетках доминировали ингибиторы BMP, что способствовало более низкой скорости деления и было связано с формированием кости.
Более глубокое понимание молекулярных нюансов развития зубов вдохновит на новые исследования в области тканевой инженерии. В перспективе это может привести к созданию методов регенерации зубов на основе стволовых клеток.
Ранее ученые ЮФУ предложили основу для костного «конструктора».
