В основе исследования, которое возглавляет Энн Джордж, профессор кафедры биологии полости рта Стоматологического колледжа Иллинойсского университета в Чикаго (UIC) лежит идея о возможности восстановления повреждённых зубов.
Энн Джордж получила грант в размере 1,2 миллиона долларов от Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований (входит в структуру Национальных институтов здравоохранения США) для продолжения изучения белка — фосфофорина дентина. Этот белок, участвующий в формировании зубов, в будущем может быть использован для разработки методов регенеративной стоматологии.
Энн Джордж, профессор кафедры биологии полости рта Стоматологического колледжа Иллинойсского университета в Чикаго
Лаборатории отделения биологии полости рта создают благоприятную среду для совершения новых открытий во многих областях данной дисциплины. Ежегодное финансирование отделения составляет около 2 миллионов долларов. Средства поступают из Национальных институтов здравоохранения (более 50% — от Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований) и Национального научного фонда.
В лаборатории доктора Сянхун Луань (Xianghong Luan) изучаются молекулярные и геномные параметры, определяющие судьбу и специализацию клеток в процессе дифференцировки и биорегенерации тканей зуба. Эта лаборатория является частью Лаборатории черепно-лицевой генетики имени Броди (Brodie Laboratory for Craniofacial Genetics).
Фосфофорин дентина содержится преимущественно в дентине — минерализованной ткани, составляющей основную часть зуба (она находится непосредственно под эмалью). Это самый кислый белок из всех известных в природе; он способствует кальцификации белковой матрицы, что приводит к образованию дентина.
Удивительно, как клетки, формирующие дентин (одонтобласты), а также стволовые клетки пульпы зуба у взрослых людей способны выживать в зубной среде, насыщенной кальцием.
Мы полагаем, что этот белок может служить защитным механизмом, обеспечивающим выживание данных клеток. "Мы хотим понять, как это помогает защитить данные клетки и сохранить их регенеративный потенциал, позволяя им продолжать формировать здоровую зубную ткань на протяжении всего срока службы зуба".
В рамках нового проекта, получившего финансирование, Энн Джордж и её команда сосредоточатся на изучении роли фосфофорина дентина в аутофагии — клеточном процессе, выполняющем защитную функцию. "Аутофагию можно сравнить с вывозом мусора, — поясняет Джордж. — Она удаляет старые или повреждённые части клетки и перерабатывает их компоненты".
В пульпе зуба — мягкой живой ткани, расположенной в его центре, — аутофагия может играть важнейшую защитную роль при воспалениях и травмах.
Хотя кальций необходим для построения минерализованных тканей, таких как зубы и кости, он также может создавать для клеток серьёзный стресс. Джордж и её коллеги полагают, что фосфофорин дентина помогает стволовым клеткам пульпы справляться с этим стрессом, выживать и, в конечном итоге, превращаться в клетки, отвечающие за образование дентина.
Изучение того, как эти клетки адаптируются к стрессу, может открыть новые пути для регенеративной стоматологии.
"Мы пытаемся выяснить, можно ли использовать эти белки для восстановления дентина", — говорит Джордж.
По словам профессора, современные методы лечения в стоматологии направлены в основном на устранение дефектов (например, кариозных полостей) и предотвращение их дальнейшего распространения. "Однако в процессе сверления удаляются клетки зубной ткани и пульпы, а на их место устанавливается синтетическая пломба. Это уже не "живой" зуб, — говорит Джордж. Наша задача — использовать эти белки в составе специального каркаса, помещаемого в кариозную полость, чтобы стимулировать повторный рост дентина. Мы хотим создать живую матрицу, способную остановить распространение кариеса и сохранить функциональность зуба".
Джордж и её коллеги планируют сочетать исследования стволовых клеток пульпы зуба человека с экспериментами на животных, чтобы изучить молекулярные механизмы, регулирующие аутофагию и регенерацию тканей.
Этот проект — продолжение исследований Джордж в области биоминерализации, биологического процесса формирования минерализованных тканей, таких как зубы и кости.
В ходе своей работы она выявила ключевую роль ряда белков — в частности, белка матрикса дентина 1 (DMP1), который способствует образованию кристаллов фосфата кальция в процессе минерализации, а также может стимулировать рост новых кровеносных сосудов. "Эти белки выполняют не только структурную функцию; они также выступают в роли сигнальных молекул, — поясняет Джордж. Они способны взаимодействовать с соседними клетками, активировать факторы транскрипции и переносить клеточный материал".
По словам Джордж, постоянная поддержка со стороны Национальных институтов здравоохранения (NIH) позволила её лаборатории на протяжении многих лет заниматься решением сложных научных задач, одновременно подготавливая аспирантов, постдокторантов и врачей-исследователей.
Она также отметила, что в Иллинойсском университете в Чикаго (UIC) существуют совместные образовательные программы, позволяющие будущим стоматологам получить глубокие знания о научных основах здоровья полости рта.
Новый проект также опирается на результаты почти 30-летней исследовательской деятельности Джордж на стоматологическом факультете UIC.
