آیا پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه امکان پذیر هست ؟ از کاشت دندان طبیعی با سلول های طبیعی یا سلول های بنیادین شنیده اید؟ تصور کنید به جای کاشت ایمپلنتهای فلزی، بتوان یک دندان زنده و طبیعی را در آزمایشگاه پرورش داد و در فک بیمار جایگذاری کرد .دندانی که نهتنها عملکردی همانند دندان واقعی دارد بلکه با بافتهای اطراف نیز یکپارچگی بیولوژیکی دارد.
در سالهای اخیر، پیشرفتهای علمی در حوزه زیست فناوری و سلولهای بنیادی، دریچهای نوین به سوی این رؤیا گشودهاند.
مطالعات اخیر منتشرشده توسط محققان کالج کینگز لندن، دانشگاه کیوتو ژاپن و گروههایی در ایالات متحده نشان میدهد که پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه با استفاده از سلولهای بنیادی نهتنها ممکن بلکه در آستانه کاربرد بالینی است.
این فناوری میتواند جایگزینی زیستی برای روشهای فعلی مانند پر کردن، روکش یا کاشت ایمپلنت باشد و به تعبیری، انقلاب در دندانپزشکی آینده را رقم بزند.
انقلاب در دندانپزشکی با روش نوین دانشمندان برای پرورش دندان در آزمایشگاه ، نهتنها افق تازهای در درمانهای دندانی گشوده بلکه آیندهای زیستی و کاملاً طبیعی را برای جایگزینی دندانهای از دسترفته ترسیم کرده است.
تاریخچه کاشت دندان
درک انسان از لزوم جایگزینی دندانهای از دسترفته، تاریخی به قدمت خود تمدن دارد. از همان دوران ابتدایی، زیبایی چهره، سلامت دهان و توانایی جویدن از عوامل حیاتی بقا و کیفیت زندگی بودهاند.
به همین دلیل، تلاش برای جبران فقدان دندان، همواره در فهرست اولویتهای درمانی بشر قرار داشته است. این مسیر از روشهای ابتدایی و غیرعلمی آغاز شد و بهتدریج با ظهور دندانپزشکی مدرن به راهکارهای پیچیدهتری مانند ایمپلنتهای فلزی و در نهایت، فناوریهای نوینی مانند پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه منتهی شد.
نخستین تلاشها در باستان
شواهدی از تلاش انسانهای باستان برای جایگزینی دندان از دسترفته وجود دارد. در مصر باستان و تمدن مایاها، استفاده از سنگها، صدفها و مواد معدنی برای پر کردن یا جایگزینی دندان دیده شده است. این تلاشها هرچند بدوی بودند اما نشان از درک اولیه انسان از نیاز به بازسازی ساختار دندان داشتند.
پیشرفت ایمپلنتها در قرن بیستم
در دهه ۱۹۵۰، پروفسور پر اینگوار برانمارک با کشف پدیده اسواینتگریشن (جوشخوردن ایمپلنت تیتانیومی به استخوان)، انقلاب واقعی در دندانپزشکی ایمپلنتمحور را رقم زد. این کشف باعث شد ایمپلنتهای دندانی با پایه فلزی بهعنوان روش غالب برای جایگزینی دندانهای از دسترفته شناخته شوند.
ظهور فناوریهای بازساختی
از اوایل قرن ۲۱، پژوهشگران به سمت راهکارهای زیستی و سلولی برای بازسازی دندانها حرکت کردند. هدف این مطالعات، خلق ساختارهایی با ویژگیهای زیستی مشابه دندانهای واقعی بود، نه فقط از نظر ظاهری بلکه از نظر پاسخ بافتی، عصبگیری و پایداری بلندمدت.
تاریخچه مطالعات کاشت دندان طبیعی
با ورود دندانپزشکی مدرن به مرحله بازساخت زیستی، نگاه دانشمندان بهسمت راهکارهایی معطوف شد که بتوانند بهجای جایگزینی مکانیکی (مانند ایمپلنت)، ساختار زیستی دندان را از نو ایجاد کنند.
این دغدغه نهتنها از جهت علمی و زیستشناختی اهمیت دارد بلکه پاسخی است به چالشهای ماندگاری، عفونتپذیری و همپذیری بافتی ایمپلنتهای رایج. بهدنبال این نگرش نو، مطالعات بینالمللی بسیاری برای پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه آغاز شد که سیر تحول آنها در ادامه مرور خواهد شد.
آغاز پژوهشها با الهام از طبیعت
اولین جرقههای ایده تقلید از شیوه رشد دندان در بدن انسان به دهه ۱۹۷۰ بازمیگردد، زمانی که زیستشناسان متوجه شدند رشد دندان نتیجه تعامل پیچیده میان سلولهای اپیتلیال (سطحی) و مزانشیمی (بافتی) در جنین است.
این مشاهدات باعث شد محققان به این فکر بیفتند که اگر بتوان این تعامل را در محیط آزمایشگاه بازسازی کرد، امکان پرورش دندان واقعی وجود خواهد داشت.
ورود سلولهای بنیادی به میدان
در دهه ۱۹۹۰ با رشد فناوری سلولهای بنیادی و کشف انواع تمایزیافته آنها در بافتهای دهانی، مطالعات وارد فاز جدیتری شد. پژوهشگران دریافتند که سلولهای بنیادی مشتقشده از پالپ دندانهای شیری (SHED) یا بافتهای لثه میتوانند تحت شرایط خاص به سلولهای دندانی تمایز پیدا کنند.
این کشف، امیدها را برای ایجاد دندانهای زیستی از سلولهای بنیادین افزایش داد.
موفقیتهای اولیه در مدلهای حیوانی
در دهه ۲۰۰۰، تیمهای مختلفی از جمله گروه دکتر تاکاشی تسوجی در ژاپن موفق شدند جوانههای دندانی را در محیط آزمایشگاه ایجاد کرده و آنها را در فک موشها پیوند بزنند.
این جوانهها پس از کاشت، بهصورت طبیعی رشد کرده، مینای دندان، عاج و حتی بافت پالپ را تشکیل دادند و با استخوان فک ادغام شدند. این نتایج نشاندهنده این بود که کاشت دندان طبیعی با سلولهای بنیادی از نظر زیستشناختی کاملاً امکانپذیر است.
نقش کلیدی پژوهشهای انگلستان در دهه ۲۰۲۰
در سالهای اخیر، پژوهشهای پیشگامانهای در کالج کینگز لندن منتشر شده که در آن با ترکیب سلولهای پالپ انسانی با سلولهای جنینی موش، موفق به تولید ساختارهای دندانی در محیط آزمایشگاهی شدهاند.
در این پژوهشها که در سال ۲۰۲۳ به اوج خود رسید، محققان توانستند با مهندسی سلولی دقیق، سلولهای انسانی را وادار به تولید مینای اولیه و عاج کنند که دو بافت کلیدی در ساختار دندان میباشند.
در این تحقیقات آمده است که در آینده نزدیک، این فناوری میتواند جایگزینی طبیعی برای پر کردن دندانهای پوسیده و حتی ایمپلنتهای فلزی باشد.
رویکردهای ترکیبی با مهندسی بافت
پژوهشگران اکنون در حال ترکیب دانش سلولهای بنیادی با فناوریهای چاپ سهبعدی زیستی (bio-printing) و داربستهای نانوکامپوزیتی هستند تا بتوانند ساختارهای دندانی با معماری دقیق و قابلیت پیوندپذیری بالا تولید کنند. این مسیر، چشماندازی روشن برای یک قدم نزدیکتر شدن به دندانهای پرورشیافته در آزمایشگاه فراهم کرده است.
این رویکردهای میانرشتهای، بهویژه در ترکیب با داربستهای زیستی و محرکهای رشد، چشمانداز روشنی را برای پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه با هدف جایگزینی درمانهای مرسوم مانند ایمپلنت فراهم کردهاند.
کاشت دندان طبیعی با سلولهای بنیادی
کاشت دندان با استفاده از سلولهای بنیادی، یکی از انقلابیترین پیشرفتها در علم زیستپزشکی است که میتواند جایگزینی کامل و بیولوژیکی برای دندانهای از دسترفته فراهم آورد. این روش بر مبنای بازسازی کامل واحد دندانی از جمله مینای دندان، عاج، پالپ و حتی ریشه با استفاده از سلولهای بنیادی مشتق از بدن انسان است.
ایده اصلی آن است که بهجای استفاده از مواد مصنوعی با الهام از فرایندهای طبیعی رشد دندان در دوران جنینی، دندانی زنده در آزمایشگاه پرورش داده شود.
یافتههای اخیر در این زمینه، ما را یک قدم نزدیکتر به دندانهای پرورشیافته در آزمایشگاه رساندهاند و امید به جایگزینی درمانهای مصنوعی با ساختارهای زیستی واقعی را تقویت کردهاند.
انواع سلولهای بنیادی مورد استفاده
در مطالعات بالینی و پیشبالینی، دو منبع عمده برای سلولهای بنیادی مورد توجه قرار گرفتهاند:
سلولهای بنیادی پالپ دندان شیری (SHED): این سلولها به دلیل سهولت استخراج، سرعت رشد بالا و توانایی تمایز به انواع بافتهای دندانی، محبوبترین گزینه برای شروع آزمایشهای کاشت دندان طبیعی هستند.
سلولهای بنیادی مزانشیمی (MSCs) از لثه یا مغز استخوان: این سلولها توانایی ایجاد داربستهای بافت نرم و سخت مورد نیاز برای تشکیل ساختارهای دندانی را دارند.
تقلید از فرآیند طبیعی رشد دندان ۳
یکی از اصول کلیدی در موفقیت این فناوری، تقلید از شیوه رشد دندان در بدن انسان است. در دوران جنینی، شکلگیری دندان از تعامل بین دو لایه سلولی آغاز میشود:
اپیتلیوم دهانی و مزانشیم عصبی-سینهای. محققان برای شبیهسازی این تعامل در محیط آزمایشگاه، این دو نوع سلول را در مجاورت هم کشت داده و با استفاده از فاکتورهای رشد و سیگنالهای مولکولی هدایتشده، آنها را به سمت ایجاد جوانه دندانی سوق میدهند.
کشت جوانههای دندانی و پیوند به بدن
پس از تولید ساختار اولیه دندان در شرایط آزمایشگاهی، مرحله بعدی کاشت آن در محیط زنده است. تاکنون در مدلهای حیوانی (بهویژه در موشها)، پیوند جوانههای دندانی به درون استخوان فک، منجر به رشد موفق دندان، شکلگیری ریشه و اتصال طبیعی آن با بافت استخوانی شده است.
برخی از این مطالعات حتی موفق به ثبت واکنشهای عصبی در دندان پرورشیافته شدهاند که نشانهای از زنده بودن و عملکرد واقعی آنها میباشد.
این مرحله یکی از اساسیترین گامها در فرآیند پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه بهشمار میرود زیرا نشان میدهد که امکان رشد کنترلشده و عملکردی دندان در محیط غیرطبیعی، بهویژه پیش از پیوند، قابل تحقق است.
چشمانداز کاربرد بالینی
براساس گزارش پژوهشگران کالج کینگز لندن، نخستین کاربردهای بالینی این روش میتواند جایگزین پرکردگی دندانهای پوسیده یا بخشی از ساختارهای از دسترفته باشد. در مرحله پیشرفتهتر، امکان کاشت کامل دندان پرورشیافته برای بیمارانی که دندان دائمی خود را از دست دادهاند، وجود خواهد داشت.
چالشهای کاشت دندان با سلولهای بنیادی
با وجود دستاوردهای امیدوارکننده در حوزه کاشت دندان طبیعی با سلولهای بنیادی، همچنان موانع و پیچیدگیهای متعددی بر سر راه تجاریسازی و استفاده گسترده از این فناوری وجود دارد. بررسی دقیق این چالشها، درک ما را از مسیر پیشرو روشنتر میکند و زمینهای برای تحقیقات آینده فراهم میسازد.
کنترل تمایز سلولی
فرایند تمایز سلولهای بنیادی به انواع خاصی از سلولهای دندانی (مانند آملوبلاستها برای ساخت مینای دندان یا ادنتوبلاستها برای عاج) نیاز به محیطهای دقیق، زمانبندی مشخص و حضور فاکتورهای رشد مشخص دارد. کوچکترین انحراف در این مسیر میتواند منجر به ساختارهای ناقص یا غیرکارآمد شود.
عدم دسترسی به سلولهای اپیتلیال دندانی در بزرگسالان
یکی از مهمترین موانع، این است که سلولهای اپیتلیال لازم برای آغاز شکلگیری جوانه دندانی فقط در مراحل جنینی فعال هستند و پس از آن در انسان بالغ از بین میروند. این یعنی برای تولید دندان در بزرگسالان، نیاز به جایگزینهای مصنوعی یا سلولهای مشتق از منابع دیگر (مثلاً سلولهای بازبرنامهریزیشده iPSCs) وجود دارد که خود چالشهای اخلاقی، فنی و ایمنی به همراه دارد.
پیوند موفق و ادغام زیستی
حتی اگر جوانه دندانی در محیط آزمایشگاه با موفقیت رشد کند، کاشت آن در فک انسان مستلزم عبور از مراحل پیچیدهای مانند: اتصال مناسب به استخوان، شکلگیری سیستم عصبی-عروقی، پذیرش توسط سیستم ایمنی و عملکرد طبیعی در شرایط بایت و فشار است.
عدم تحقق این موارد ممکن است منجر به دفع دندان، تحلیل استخوان اطراف یا حتی تحریکهای عصبی دردناک شود.
مسائل ایمنی و ریسک سرطانزایی
همانطور که در تمام فناوریهای مبتنی بر سلولهای بنیادی وجود دارد، خطر تکثیر غیرقابل کنترل سلولی یا ایجاد ساختارهای ناخواسته مانند تومورها باید کاملاً کنترل شود. به همین دلیل، هیچیک از درمانهای آزمایشگاهی فعلی هنوز مجوزهای درمان انسانی را دریافت نکردهاند و نیاز به کارآزماییهای بالینی دقیق وجود دارد.
هزینه و زمان تولید
در مقایسه با ایمپلنتهای تجاری که طی یک یا دو جلسه درمان نصب میشوند، تولید دندان زیستی میتواند هفتهها یا ماهها زمان ببرد و به تجهیزات پیچیده آزمایشگاهی نیاز دارد. این مسئله باعث افزایش هزینه و محدودیت در دسترسی عمومی به این روش خواهد شد.
پیوند طبیعی دندان با سلولهای بنیادی امکانپذیر است؟
یکی از مهمترین پرسشها در مسیر کاشت دندان طبیعی با سلول های بنیادی، امکان پیوند موفق این دندانها در محیط زنده بدن و عملکرد طبیعی آنها پس از استقرار است.
همچنین از مهمترین اهداف در پروژههای مربوط به پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه، رسیدن به مرحلهای است که دندان زیستی نهتنها ساخته شود بلکه همانند دندانهای طبیعی با بدن بیمار پیوند کامل بیولوژیک برقرار کند.
این پیوند شامل اتصال به استخوان فک، شکلگیری عروق خونی، عصبگیری مناسب و عملکرد طبیعی در سیستم دهان و دندان است. اما آیا این سطح از یکپارچگی واقعاً امکانپذیر است؟
اتصال به استخوان فک
تحقیقات روی مدلهای حیوانی، بهویژه در موشها و سگها، نشان داده که جوانههای دندانی پرورشیافته در آزمایشگاه میتوانند پس از کاشت، بهصورت طبیعی در استخوان فک جای بگیرند و حتی در برخی موارد، فرآیند استخوانسازی اطراف آنها (osteogenesis) نیز تقویت شود. این یافتهها گام اول برای دستیابی به ادغام زیستی واقعی هستند.
شکلگیری شبکه عصبی و عروقی
یکی از وجوه تمایز دندان طبیعی با ایمپلنت، وجود پالپ زنده و ارتباطات عصبی-عروقی است. برخی پژوهشها موفق شدهاند رشد عروق خونی درون پالپ دندان را با کمک فاکتورهای رشد و داربستهای زیستی تحریک کنند.
حتی در برخی موارد، بازسازی نسبی عصبهای دندانی نیز گزارش شده است. اگرچه این موفقیتها هنوز در مقیاس انسانی محدودند اما نویدبخش دستیابی به دندانهایی با حس و پاسخ واقعی هستند.
عملکرد طبیعی در شرایط جویدن
پژوهشگران ژاپنی در مطالعهای که در مجله PNAS منتشر شد، نشان دادند دندانهای زیستی کاشتهشده در فک موش، توانستند در شرایط واقعی غذاخوردن عملکرد مناسبی از خود نشان دهند. این دندانها فشار جویدن را تحمل کرده و دچار آسیب یا شکستگی نشدند. همچنین ساختار مینای آنها توانست مقاومت طبیعی مشابه دندانهای معمولی داشته باشد.
سازگاری ایمنی
تا زمانی که از سلولهای خود بیمار (autologous) برای تولید دندان استفاده شود، احتمال رد پیوند یا واکنش ایمنی بسیار پایین خواهد بود.
با این حال اگر از سلولهای خارجی یا مدلهای کایمری استفاده شود، همچنان باید پروتکلهای ایمنی دقیقتری اعمال شود تا خطر رد پیوند یا عوارض التهابی کاهش یابد.
بنابراین، براساس یافتههای فعلی، پیوند طبیعی دندان با سلولهای بنیادی نهتنها امکانپذیر است بلکه در بسیاری از جنبهها به واقعیت نزدیک شده است.
با این حال برای انتقال این فناوری به بالین انسان، هنوز مسیرهای مهمی از جمله کارآزماییهای بالینی گسترده، استانداردسازی زیستی و اخذ مجوزهای اخلاقی باقی مانده است.
پیشرفتهای اخیر در پژوهشهای بالینی
در سالهای اخیر، پژوهشهای متعددی در زمینه استفاده از سلولهای بنیادی دندانی (DSCs) برای درمان بیماریهای مختلف انجام شده است.
بهعنوان مثال، مطالعهای در سال ۲۰۲۲ نشان داد که سلولهای بنیادی دندانی میتوانند در درمان بیماریهایی مانند پالپیت، ضایعات پریآپیکال و پریودنتیت مؤثر باشند. این مطالعات نشاندهنده پتانسیل بالای این سلولها در بازسازی بافتهای دندانی و درمان بیماریهای دهان و دندان هستند.
نتایج این مطالعات بالینی، گامی تعیینکننده در مسیر پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه محسوب میشوند و امید به کاربردیشدن این فناوری را در درمانهای دندانپزشکی افزایش دادهاند.
هزینه کاشت دندان طبیعی با سلولهای بنیادی
در حالی که علم در حال برداشتن گامهای بزرگی برای تحقق کاشت دندان طبیعی با سلولهای بنیادی است، هزینههای مرتبط با این درمان یکی از عوامل کلیدی در امکانسنجی تجاریسازی آن محسوب میشود. این فناوری هنوز در مراحل تحقیقاتی و پیشبالینی قرار دارد اما تحلیل هزینهها میتواند دید خوبی از آینده ارایه دهد.
هزینه در مراحل آزمایشگاهی
در حال حاضر، تولید یک جوانه دندانی در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از سلولهای بنیادی میتواند هزینهای در حدود ۱۰۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ دلار در بر داشته باشد. این هزینه شامل:
استخراج و آمادهسازی سلولهای بنیادی (مشتق از پالپ یا iPSCها)
رشد و تمایز سلولی در محیط کنترلشده
طراحی داربست زیستی (scaffold)
تستهای ایمنی و تمایز بافتی
استفاده از مواد زیستسازگار، فناوری چاپ سهبعدی و فاکتورهای رشد نوترکیب، بخش عمدهای از این هزینه را تشکیل میدهند.
هزینه بالینی احتمالی
با فرض موفقیت در تجاریسازی، هزینه نهایی کاشت یک دندان زیستی ممکن است در ابتدای کار به ۲۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰ دلار برای هر دندان برسد. رقمی که بهمراتب بالاتر از ایمپلنتهای مرسوم (با میانگین ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ دلار) است.
با این حال، بسیاری از متخصصان معتقدند که در درازمدت و با توسعه زیرساختها، قیمت این درمانها کاهش خواهد یافت. مشابه آنچه در درمانهای لیزری یا فناوری IVF اتفاق افتاد.
مقایسه با ایمپلنت
اگرچه ایمپلنتهای دندانی در حال حاضر راهکار اصلی برای جایگزینی دندانهای از دسترفته هستند اما با چالشهایی نظیر تحلیل استخوان فک، احتمال عفونت اطراف ایمپلنت، نیاز به جراحی تهاجمی و طول عمر محدود مواجهاند.
در مقابل، دندانهای پرورشیافته با سلولهای بنیادی پتانسیل آن را دارند که بهعنوان یک عضو زنده، بهصورت مادامالعمر در دهان باقی بمانند و حتی بافت عصبی و عروقی خود را داشته باشند.
براساس گزارشDVC Stem، هزینه درمانهای مبتنی بر سلولهای بنیادی در سال ۲۰۲۵ بین ۵۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰ دلار متغیر است. این هزینهها بسته به نوع سلولهای استفادهشده، تعداد سلولها، کیفیت آنها و محل انجام درمان متفاوت است. برای مثال، درمانهای تزریقی برای شرایط خودایمنی از حدود ۲۷۵۰۰ دلار شروع میشوند.
برای درک بهتر تفاوتها در جدول زیر بهطور خلاصه مقایسهای بین دندان زیستی و ایمپلنت رایج ارایه شده است:
چشمانداز پوشش بیمهای و حمایتی
تا زمانی که این فناوری به مرحله تأیید رسمی سازمانهای دارویی و درمانی (مانند FDA یا EMA) نرسیده، پوشش بیمهای برای آن متصور نیست اما با گسترش پژوهشهای انسانی و اثبات ایمنی و اثربخشی، ممکن است بیمهها و نهادهای بهداشت عمومی برای پوشش بخشی از هزینهها وارد عمل شوند. بهویژه در مواردی مانند آسیبهای ناشی از سرطان، تروما یا ناهنجاریهای مادرزادی.
جمع بندی: آیندهای بیولوژیک در دندانپزشکی
با توجه به روند رو به رشد پژوهشها و فناوریهای زیستی، میتوان گفت که پرورش دندان طبیعی در آزمایشگاه دیگر صرفاً یک رویا یا ایده تئوریک نیست بلکه به مرحلهای از بلوغ علمی رسیده که امکان ورود آن به حوزههای کاربردی را بهصورت جدی مطرح کرده است.
استفاده از سلولهای بنیادی، مهندسی بافت و تقلید از مکانیسمهای طبیعی رشد دندان، سه ستون اصلی این پیشرفت هستند که با حمایت دانشگاههای پیشرو مانند کالج کینگز لندن در حال تبدیل شدن به یک روش درمانی بالقوه هستند.
از سوی دیگر، چالشهایی نظیر کنترل دقیق تمایز سلولی، دسترسی به منابع سلولی مناسب، پیچیدگی فرایند پیوند زیستی، مسائل ایمنی و البته هزینههای بالا، هنوز مانع از تجاریسازی گسترده این روش شدهاند. با این حال، مسیر توسعه این فناوری شباهت زیادی به سایر انقلابهای زیستپزشکی دارد.
از IVF تا درمانهای CAR-T که در ابتدا هزینهبر، پیچیده و محدود بودند اما در گذر زمان بهدلیل مزایای منحصربهفردشان، جایگاه خود را در درمانهای رایج پیدا کردند.
در این میان، آنچه این روش را بهطور ویژه جذاب میسازد، پتانسیل آن برای ارایه راهکاری زیستی، طبیعی و سازگار با بدن است. برخلاف ایمپلنتهای فلزی که یک جسم خارجی محسوب میشوند، دندان پرورشیافته از سلولهای خود بیمار میتواند با استخوان فک، اعصاب و عروق درگیر شود و نقش یک دندان واقعی را بهصورت مادامالعمر ایفا کند.
از دیدگاه آیندهپژوهی، این فناوری نهتنها نویدبخش انقلابی در حوزه دندانپزشکی است بلکه میتواند استانداردهای درمانی در پزشکی بازساختی (regenerative medicine) را نیز بازتعریف کند.
منابع: تولید محتوای همراه وام
H0121
بدون دیدگاه