Исследователи из Гарварда не только разработали методику восстановления зубов с помощью лазера, но и объяснили противоречивые эффекты «светотерапии».

James Weaver, Harvard's Wyss Institute
Для того, чтобы оценить масштабы «ювелирной» стоматологии, которую пришлось практиковать Правину Арани, человеческий зуб был визуально уменьшен до размеров крысиного
Harvard's Wyss Institute, SEAS
Исследователи использовали рентгенографию высокого разрешения и микроскопию для контроля эффективности восстановления дентина

Методика, разработанная группой ученых под руководством биоинженера Дэвида Муни, может быть использована не только в восстановительной стоматологии, но и в других областях медицины, например, при лечении ран.

Исследователи использовали маломощный лазер, чтобы заставить дентальные стволовые клетки человека формировать дентин — твердую ткань, похожую на кость, которая составляет основу зуба. Более того, в своей работе ученые описали задействованные в этом процессе молекулярные механизмы и продемонстрировали эффективность методики «в пробирке» и на животных.

Некоторые биологически активные вещества, в частности, белки, называемые факторами роста, могут заставить стволовые клетки дифференцироваться в другие типы клеток. Современные технологии работы с собственными стволовыми клетками пациента предполагают их извлечение из организма, лабораторные манипуляции и возвращение хозяину. Такие методики сталкиваются с рядом проблем, как технических, так и нормативных. Однако подход, предложенный Муни, потенциально позволяет не заменять зубы, а восстанавливать их, используя распространенные в стоматологической практике лазеры.

Стоматолог Правин Арани, ведущий автор исследования, провел серию экспериментов на грызунах, успешно преодолев все трудности такой «ювелирной» стоматологии. Он высверлил отверстия в их молярах и подверг пульпу зубов, содержащую дентальные стволовые клетки, воздействию лазерного излучения. Через 12 недель, в течение которых животные содержались в комфортных условиях, рентгеновская визуализация с высоким разрешением и исследования под микроскопом подтвердили: лечение лазером привело к усиленному образованию дентина.

Дальнейшие исследования показали, что ключевую роль в восстановлении дентина играет белок, называемый «трансформирующий ростовой фактор, бета-1» (TGF-β1). Как правило, он пребывает в латентном (неактивном) состоянии, пока определенные ферменты не вызовут его активацию.

Под дозированным воздействием лазера образуются реактивные формы кислорода (РФК), играющие важную роль в функционировании клеток. РФК активируют TGF-β1, который, в свою очередь, стимулирует дифференциацию стволовых клеток и формирование дентина.

Описанный механизм позволяет объяснить давно наблюдаемые медиками терапевтические эффекты лазерного излучения. С одной стороны, «светотерапия» способна стимулировать различные биологически процессы, например, регенерацию кожных покровов и рост волос (следует отметить, что специализированных исследований, подтверждающих эту информацию, не проводилось, но медики наблюдают подобные эффекты с конца 1960-х годов). С другой, лазером можно «прижигать» дефекты кожи и удалять волосы — все зависит от того, как врач использует этот лазер. Информация о клинических эффектах маломощных лазеров весьма противоречива, однако новое исследование, открывающее механизм их действия, позволит разработать научно обоснованные, контролируемые методики «лечения светом».

Следующим этапом должны стать клинические испытания на людях. Арани с нетерпением ждет этого момента: во многом это проще, чем работать с грызунами…