自分の「歯」を培養してインプラントや詰め物の代わりにする技術

サメやゾウは生涯のうちに何回も歯が生え替わりますが、人間は永久歯が生えたらそれきりなので、虫歯や事故で歯を失ったら差し歯や入れ歯などの義歯で補うしかありません。そんな歯を自分の細胞から培養し、天然の義歯にする再生医療の実現につながる新素材の開発に成功したことが、査読付き科学誌のACS Macro Lettersで報告されました。

Generating Tooth Organoids Using Defined Bioorthogonally Cross-Linked Hydrogels - PubMed
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39532305/

Lab-grown teeth might become an alternative to fillings following research breakthrough | King's College London
https://www.kcl.ac.uk/news/lab-grown-teeth-might-become-an-alternative-to-fillings-following-research-breakthrough

Lab-grown teeth could offer alternative to fillings and implants, scientists say | Live Science
https://www.livescience.com/health/lab-grown-teeth-could-offer-alternative-to-fillings-and-implants-scientists-say

Lab-Grown Teeth Are Another Step Closer to Reality, Scientists Reveal : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/lab-grown-teeth-are-another-step-closer-to-reality-scientists-reveal

「詰め物やインプラントは、どちらも人工的なものであり、天然の歯の機能を完全に回復させるものではなく、長期的な合併症を引き起こす可能性もあります」と指摘するのは、キングス・カレッジ・ロンドンの研究員であるシュエチェン・チャン氏です。

手入れが大変な人工素材に頼らない歯科治療の選択肢として、細胞を培養して歯を形成させる技術が期待されていますが、実現には歯の発生プロセスを再現して立体的な歯組織に成長させる素材が必要です。そのような素材として、これまでコラーゲンや「マトリゲル」と呼ばれる生体材料が研究され、一定の成果を収めてきましたが、細胞が成長するプロセスの制御や調節が難しいという課題がありました。

一方、今回チャン氏らの研究チームが開発した「生体直交性交差架橋ハイドロゲル(Bioorthogonally Cross-Linked Hydrogels)」は、ポリマー素材として採用したゼラチンの原料や濃度に変化をつけることで、歯が成長するプロセスに合わせて細胞を取り巻く環境を調整することが可能。さらに、細胞が起こす化学反応にほとんど影響を与えないようにした素材を使うことにより、幹細胞同士がシグナル分子をやりとりして行うコミュニケーションが阻害されないようになりました。

新素材の特徴について、チャン氏は「これは、培養細胞を導入すると細胞同士がシグナルを送り合い、歯の形成プロセスを開始できることを意味します。以前の試みは、すべてのシグナルを一気に送ってしまったせいで失敗していました。一方、この新素材は、時間をかけてゆっくりとシグナルを放出することにより、体内で起きる現象を再現します」と説明しています。

チャン氏(左)と、論文の共著者のアナ・アンジェロバ・ボルポーニ氏(右)。

この技術により、最終的には患者から細胞を採取し、エナメル質やセメント質、象牙質といった歯の素材となる物質を作り出せるようになることが期待されています。そのような天然の歯は、金属でできたインプラントとは違って自然に修復したり、顎の骨の組織と結合したりできます。

そのためのアイデアも出ており、例えば歯がなくなった場所に若い細胞組織を移植して口の中で再生させる方法や、まず歯全体を培養してからそれを移植する方法などが模索されているとのこと。

ボルポーニ氏は、「再生歯科の分野が発展する中、このような革新的な技術の統合は、歯の修復と再生のための持続可能かつ効果的な解決策を提供し、歯科治療に革命を起こす可能性を秘めています」と話しました。