Лазер помог вырастить ткани зуба из стволовых клеток

Американские ученые впервые научно подтвердили, что маломощное световое излучение способствует регенерации тканей за счет активации стволовых клеток. Результаты их исследования, опубликованные в журнале Science Translational Medicine, закладывают основу для разработки новых подходов в реставрационной стоматологии и регенеративной медицине, например, в области заживления ран и восстановлении костной ткани.

Полученные исследователями данные подкрепили скудную информацию о действии фотобиомодуляции (светотерапии) на организм. С изобретением лазера в 1960-х годах стали накапливаться неофициальные данные, указывающие на то, что маломощная световая терапия может стимулировать все виды биологических процессов, способствуя среди прочего омоложению кожи и ускорению роста волос. До сих пор прямых доказательств положительного действия светотерапии не было, существовали лишь разрозненные и довольно противоречивые данные. Теперь ученые выяснили, каким образом слабое лазерное излучение воздействует на организм на молекулярном уровне.

Исследователи из Института Висс в Гарварде просверлили отверстия в коренных зубах грызунов, а затем использовали маломощный лазер для воздействия на стволовые клетки пульпы зубов, преследуя цель сформировать дентин — твердую минерализованную ткань, которая образует основную массу зуба и располагается между эмалью и пульпой. Спустя 12 недель рентгеновские снимки высокого разрешения действительно показали повышенное образование дентина зубов в экспериментальной группе животных. По составу сформированная ткань оказалась очень похожа на обычный дентин зубов, хотя и имела несколько иную морфологическую структуру.

Желтым цветом помечены зоны образования дентина в поврежденных тканях зуба (под микроскопом). Сверху — группа контроля, снизу — группа животных, испытавшая воздействие маломощной лазерной терапии.

Затем ученые провели серию экспериментов с культурами этих тканей, чтобы выяснить молекулярный механизм действия маломощного лазерного излучения. В результате было обнаружено, что повсеместно встречающийся в клетках регуляторный белок, так называемый трансформирующий ростовой фактор бета-1 (ТРФ-β1), играет ключевую роль в формировании дентина из стволовых клеток.

ТРФ-β1 остается инертным до тех пор, пока на него не начнут воздействовать определенные внешние факторы, такие как свет. Ученые продемонстрировали, что при малой мощности лазер вызывает образование активных форм кислорода (АФК), которые активируют данный фактор роста, который, в свою очередь, стимулирует дифференцировку стволовых клеток в дентин.

В настоящее время для изучения механизмов действия стволовых клеток в регенеративных процессах их чаще всего выделяют из тканей, проводят с ними различные манипуляции в лабораторных условиях и затем вводят обратно в организм. Теперь научному сообществу предложен инновационный, неинвазивный и эффективный подход, действующий не только в реставрационной стоматологии, но и в регенеративной медицине в целом. В будущем, если подтвердится безопасность и эффективность этой методики, исследователи планируют провести испытания маломощного лазерного излучения на тканях зубов человека.