用尿液可造出牙齒？這并非癡人說夢,。最近,，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院裴端卿研究員及其研究團(tuán)隊從尿液中提取干細(xì)胞，構(gòu)建出類似人類牙齒的結(jié)構(gòu),，在用小白鼠進(jìn)行的實驗中已經(jīng)取得了階段性的進(jìn)展,。也許有朝一日，牙齒不幸掉了,，我們可以用自身尿液提取的細(xì)胞,，讓其重新再生長出來，徹底拋棄沒有知覺,、令人尷尬的假牙,。記者采訪了該研究團(tuán)隊的骨干之一蔡景蕾博士，為我們解讀這項不可思議的技術(shù),。
用尿液干細(xì)胞“造出”牙狀物
這是一個匪夷所思的實驗,。
科研人員將人尿液中的細(xì)胞誘導(dǎo)成多能干細(xì)胞,，并將這些干細(xì)胞進(jìn)一步誘導(dǎo)成上皮膜樣結(jié)構(gòu)，進(jìn)而與小鼠的牙胚間充質(zhì)細(xì)胞混合后,，“種”在小鼠腎臟中,。大約3周后，科研人員“種”出了一批大小為1立方毫米左右的牙狀物,。這項研究成果于7月30日發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞再生》上,。
裴端卿在接受媒體采訪時表示：“不管從結(jié)構(gòu)還是生理角度來說，這些培育出來的牙齒一樣的物質(zhì)都和人的牙齒類似,。但這個方法有它的局限性,。目前實驗的成功率約是30%。這些結(jié)構(gòu)也只有人類牙齒硬度的三分之一,?！?
不過，研究人員認(rèn)為,，調(diào)整細(xì)胞混合物和培養(yǎng)組織的條件有望解決這些問題,。“理論上,，這個方法經(jīng)過改進(jìn),，可用于制造一個經(jīng)生物工程改造的牙蕾。先在試管中培養(yǎng),，然后植入失去牙齒的患者的顎骨中,，最后形成功能齊全的牙齒?！迸岫饲淙缡钦f,。
蔡景蕾博士告訴記者：“這個項目從2011年8月開始進(jìn)行，在去年年底取得了階段性成果,。用人的尿液來提取‘種子細(xì)胞’,，最終造出牙狀物質(zhì)，這項研究首先在細(xì)胞來源上有創(chuàng)新,。如果未來技術(shù)成熟,，能夠應(yīng)用于臨床，取樣會非常方便,?！?
蔡景蕾向記者展示了在實驗室里培養(yǎng)出來的牙狀物質(zhì)的照片。如果用肉眼來看,，培養(yǎng)皿中較大的“牙齒”約1立方毫米大小,，和小米米粒差不多。在顯微鏡下,，放大了40倍之后,，可以清楚地看到一顆較像人牙的白色物質(zhì),。
“它是堅硬的。雖然目前硬度還和人的牙齒有差距,，但用注射針刺可以明顯感覺到障礙,，用刀片切則是不可能的?！辈叹袄俦硎?。
再生牙可有效避免排斥問題
科研人員是如何從尿液里最終造出這些“小白牙”的呢？
“有報道認(rèn)為我們就是用尿來造牙,，這是種誤解,。”蔡景蕾表示,，“其實在實驗室里，我們提取的只是尿液中的細(xì)胞,。經(jīng)過一定的誘導(dǎo)培養(yǎng)后,，可獲得‘誘導(dǎo)多能干細(xì)胞’(induced pluripotent stem cells, iPSCs，簡稱iPSCs),，并進(jìn)一步誘導(dǎo)獲得上皮樣細(xì)胞,。我們利用尿液，最終要的是造牙的重要原料之一—上皮細(xì)胞,。簡單來說,，牙齒就是上皮和間充質(zhì)這兩種組織之間發(fā)生一系列相互作用而最終萌生的。人類的胚胎發(fā)育到一定階段,，這兩類細(xì)胞就在今后將要發(fā)育為口腔牙槽的位置上出現(xiàn),，隨后相互傳遞信息，最終形成牙齒,。上皮細(xì)胞是孕育牙齒的兩種重要組織之一,。”
她進(jìn)一步解釋：“但不同于間充質(zhì)細(xì)胞衍生的細(xì)胞組織,，上皮細(xì)胞衍生物在牙齒萌發(fā)以后,，就變身為牙齒表面光滑堅硬的牙釉質(zhì)，再也難以從現(xiàn)有的牙齒里找到活著的上皮類干細(xì)胞了,。而間充質(zhì)性的干細(xì)胞卻仍可以在牙齒中找得到,，例如牙髓干細(xì)胞。這就意味著,，要想人工造出有生命的牙齒,，取得來自人自己身體的上皮細(xì)胞是成敗的關(guān)鍵所在。最終我們通過誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞技術(shù)得到了不錯的上皮樣細(xì)胞,，然后,，將得到的源自人體的上皮樣細(xì)胞,，與來自小白鼠的牙源間充質(zhì)細(xì)胞重組，移植到裸鼠體內(nèi)讓其繼續(xù)生長,，最終培育出了重組后的牙狀物質(zhì),。”
需要說明的是,，“2012年度諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎”獲得者之一,、日本科學(xué)家山中伸彌是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)的創(chuàng)始人之一，即通過對小鼠的實驗,，發(fā)現(xiàn)了誘導(dǎo)人體表皮細(xì)胞使之具有胚胎干細(xì)胞活動特征的方法,。因為iPSCs是由個體成熟的細(xì)胞通過特定方法誘導(dǎo)得到的，可免除倫理道德的約束,。
“從患者自體的尿液細(xì)胞中提取iPSCs來生成能發(fā)育成牙齒的上皮細(xì)胞,，能有效避免免疫排斥的問題，為個性化自體治療提供了一個探索方向,?！辈叹袄俦硎尽?
結(jié)構(gòu)與真正的牙齒仍有差距
蔡景蕾指出,，如今在實驗室培育出來的牙狀物質(zhì),，已有完整的牙形，同時含有牙髓,、象牙質(zhì)和形成琺瑯質(zhì)的細(xì)胞,。“牙狀物的齒尖不像小白鼠的牙齒那么尖銳,，應(yīng)該說更像人類的牙齒,。但我們確實無法進(jìn)一步界定?！比绻磥砟苡萌嗽吹拈g充質(zhì)細(xì)胞來取代小白鼠的間充質(zhì)細(xì)胞,，可望得到完全人源的“牙齒”。
但正如研究人員所指出的那樣,，目前,，培育出來的牙狀固體無論是硬度還是結(jié)構(gòu)，都還不能說與人類真正的恒牙一樣,?！澳壳皩嶒炁嘤鰜淼拿款w‘牙齒’，長得都不太一樣,，大小也不盡相同,。這可能跟每次獲得的上皮樣細(xì)胞存在差異有關(guān)，同時與每次獲得的上皮樣細(xì)胞層不同位置的細(xì)胞群也不盡一樣有關(guān),，也可能受到移植位置,、方向不同等因素的影響,，這些在目前的體系里都不是完全人為可控的因素?！辈叹袄僬f,。
對于牙狀物的硬度目前仍遠(yuǎn)低于人類真正的牙齒，蔡景蕾解釋：“目前用的還是小白鼠的間充質(zhì)細(xì)胞,，小鼠的牙齒硬度自然不能與成年人的牙齒相比,，小白鼠的牙齒用了兩年就算是老人家了，而人的恒牙差不多可以用到80歲,。另外,，我們獲得的牙狀物也僅僅經(jīng)歷了三周的培養(yǎng)時間，還不足以與成年人的牙齒相比,?！?
難關(guān)：再造牙體神經(jīng)
但不是所有科學(xué)家都認(rèn)為尿液是干細(xì)胞的最佳來源。英國的一位大學(xué)科研人員克莉絲·梅森就認(rèn)為：“尿液里面的細(xì)胞數(shù)量很少,，將它們轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞的效率很低,。”
對此,，蔡景蕾回應(yīng)說：“尿液中的細(xì)胞數(shù)量確實很少，但在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下,，這些有限的細(xì)胞可以增殖到上百萬,，完全可以滿足誘導(dǎo)獲得iPSCs的需要。尿液細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iPSCs的效率一般在0.1%,。~0.2%,。雖然這比某些轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞的方法效率低，但是iPSCs可以迅速并無限地增殖,。因此,，只要在誘導(dǎo)過程中成功獲得病人2~3個合格的iPSCs細(xì)胞株，就完全可以滿足之后的相關(guān)研究,。事實上,，即使有較高的誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化干細(xì)胞效率，所獲得的干細(xì)胞株也不可能被一一鑒定并用于后續(xù)的研究中,。因此,，尿液細(xì)胞數(shù)量少及轉(zhuǎn)化成干細(xì)胞效率相對較低，并不會成為利用尿液來源的iPSCs進(jìn)行后續(xù)相關(guān)研究的障礙,。而且,，尿液的獲取相當(dāng)簡便，對供者無損傷且可以短時間內(nèi)多次取樣,?！?
蔡景蕾指出,，相對于用尿液，之前有研究者用牙齦細(xì)胞,、兒童包皮細(xì)胞作為上皮細(xì)胞的來源,。“但其他來源的上皮細(xì)胞,，會面臨細(xì)胞取樣,、細(xì)胞數(shù)量、是否存在免疫排斥,、對供者的損傷,、成牙效率等方面的問題?！彼硎?。
進(jìn)一步地，這樣造出來的牙齒,，有活的牙齒血管和神經(jīng)嗎,？
“我們在實驗中通過組織切片和進(jìn)一步的標(biāo)記分子檢測可以觀察到血管、紅細(xì)胞,。但目前還很難判斷到底有沒有神經(jīng),。”蔡景蕾說,，“日本科學(xué)家曾經(jīng)將牙源細(xì)胞移植回寄主的牙槽骨環(huán)境中,，結(jié)果在后來的生成物中測到了神經(jīng)相關(guān)信號分子的表達(dá)。這很難說是再生的牙體本身長出了神經(jīng),，還是周遭牙槽骨環(huán)境的作用促使了牙體內(nèi)神經(jīng)的生成,。我們的實驗還沒有將細(xì)胞移植回牙槽骨環(huán)境，目前還不能斷言我們所造的牙齒里有沒有神經(jīng),?！?
20年內(nèi)或能造出真正的恒牙
何時才能培育出跟人類的恒牙在結(jié)構(gòu)和形態(tài)上完全相似的再生牙齒？蔡景蕾認(rèn)為,，對牙齒形態(tài)的控制,，恐怕是后面的研究要解決的問題?！耙苍S,，我們可以嘗試尋找合適的支架材料，讓磨牙,、中切牙,、側(cè)切牙、尖牙長成它應(yīng)有的樣子?！彼缡窃O(shè)想,。
一些牙齒損傷后不得不裝上假牙的病患在密切關(guān)注著裴端卿和他的研究團(tuán)隊的研究進(jìn)展?！凹傺朗峭耆珱]有知覺的,，給病患的身心帶來很大痛苦，尤其是心理上的負(fù)面影響,。我收到過這樣的病患的來信,。”蔡景蕾說,，“在吃飽穿暖之后,，人類的需求向著更高的方向發(fā)展。這也是我們的研究的意義所在,?！?
目前，再生醫(yī)學(xué)成為世界醫(yī)學(xué)研究的熱點,?？茖W(xué)家們都在尋找合適的“種子細(xì)胞”加以適當(dāng)誘導(dǎo)、重建,，希望能借此讓器官再生,，造出更少免疫排斥的再生器官，為人類造福,。蔡景蕾表示,，不同器官因其構(gòu)造不同、復(fù)雜程度不同而有差異,，牙齒雖然同時具有軟硬兩種組織，若想再造看起來非常難,，但不失為器官再生探索的理想模型之一,。她笑道：“實現(xiàn)飛躍的時間表其實很難給出。有些科學(xué)家比較樂觀,，有人把造出真正再生恒牙的時間指向了20年,，甚至10年以后。我們可以拭目以待,?！?
