在英國倫敦國王學(xué)院的一間實驗室里，一場“牙齒革命”正在悄然醞釀。安娜·沃爾波尼教授與張學(xué)琛博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊正致力于讓人類在牙齒受損后重新“長出”新的牙齒——這并非科幻，而是生物再生醫(yī)學(xué)賦予牙科的新可能。近日，該研究團(tuán)隊在接受本報記者專訪時表示：“我們的目標(biāo)是不再依賴金屬植入物或假牙等人工材料，而是通過生物學(xué)來修復(fù)或替換受損的身體部位，利用干細(xì)胞和生物工程環(huán)境培育出天然的牙齒?！?/p>
人類在生長過程中會經(jīng)歷“乳牙”和“恒牙”兩次長牙，但自然界中有很多物種卻擁有持續(xù)換牙的能力，這讓科學(xué)家們獲得靈感與啟示。比如鯊魚，它們的牙齒不是固定在顎骨上，而是像傳送帶一樣排列在牙齦組織中。當(dāng)有牙齒缺失時，后面的預(yù)備牙齒會不斷向前補(bǔ)充，一條鯊魚一生可以替換成千上萬顆牙齒?！拔覀兿Ｍ趯嶒炇业臈l件下模擬這種自然發(fā)生的情況，促進(jìn)牙齒發(fā)育。”沃爾波尼說。
據(jù)介紹，牙齒發(fā)育依賴于口腔上皮細(xì)胞與間充質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用，涉及蕾狀期、帽狀期和鐘狀期等階段，最終形成牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)及支持結(jié)構(gòu)。體外生成牙齒類器官需要模擬這些發(fā)育過程，而合適的生物材料是支持細(xì)胞自組織和牙齒形態(tài)發(fā)生的關(guān)鍵。經(jīng)過多年攻關(guān)，沃爾波尼團(tuán)隊利用一種創(chuàng)新仿生材料來培育人類“第三副”牙齒。這種仿生材料模擬牙齒發(fā)育所需的三維結(jié)構(gòu)和生物信號通路，不僅支持細(xì)胞生長，更重要的是可以調(diào)控信號因子的釋放，從而誘導(dǎo)干細(xì)胞分化成牙齒組織。這就像為細(xì)胞之間的“對話”創(chuàng)造了一個適合交流的空間，顯著提高了體外牙齒類器官生成的可控性和效率，為未來的再生牙科和發(fā)育研究提供了更強(qiáng)大的平臺。
這一創(chuàng)新材料由倫敦國王學(xué)院與英國帝國理工學(xué)院合作開發(fā)。沃爾波尼說：“傳統(tǒng)材料雖能支持細(xì)胞交互，但其物理機(jī)械性能的調(diào)控性有限。我們首次使用生物正交交聯(lián)的明膠水凝膠，通過精細(xì)調(diào)控其性能，探索其在牙齒類器官工程中的潛力。”張學(xué)琛進(jìn)一步解釋說：“這些智能支架材料像是細(xì)胞間交流的媒介。通過調(diào)節(jié)其物理和化學(xué)屬性，可以引導(dǎo)細(xì)胞按照設(shè)定的方式互動、發(fā)育，進(jìn)而構(gòu)建出完整的牙齒發(fā)育路徑。這是傳統(tǒng)材料和技術(shù)所無法實現(xiàn)的關(guān)鍵性突破。”
張學(xué)琛表示，傳統(tǒng)的金屬牙冠或陶瓷種植體雖然技術(shù)已比較成熟，但由于是非生物材料，存在排異、感染、與骨組織融合失敗等風(fēng)險。而以這種新方式培育出的牙齒通過細(xì)胞發(fā)育而成，與口腔組織高度相容，結(jié)構(gòu)與功能均可媲美天然牙。這一再生方法不僅提高了生物相容性，還有效降低了并發(fā)癥的發(fā)生率，為患者帶來更安全、持久的治療方案。
這項技術(shù)從實驗室到臨床應(yīng)用還要多久？對此，沃爾波尼沒有給出明確的時間表。她坦言，目前團(tuán)隊已在實驗室成功培育出“類牙齒組織”，但尚未完全復(fù)制出完整的人類牙齒，“利用人類細(xì)胞穩(wěn)定培育出完整功能性牙齒仍需攻關(guān)”。
“牙齒的形成并非單一細(xì)胞行為，而是多個細(xì)胞類型之間復(fù)雜的交流與協(xié)作過程。”沃爾波尼比喻說，“細(xì)胞間的對話像加密電報，一個細(xì)胞發(fā)出指令后，另一個細(xì)胞會傳回反饋信號，這種動態(tài)交流至今仍是未解之謎。團(tuán)隊通過新型激活劑將牙齒形成效率提升2倍多，但要完全破譯‘細(xì)胞語言’仍需時日。如果能讀懂‘細(xì)胞語言’，未來或可將其轉(zhuǎn)寫并重新編程，實現(xiàn)真正的器官再造?！?/p>
張學(xué)琛認(rèn)為，未來讓再生牙齒生長有兩種方式：可以在缺失牙齒的部位移植年輕的再生牙胚，讓它們在口腔內(nèi)生長；或者可以先在實驗室培育出完整的牙齒，然后再植入患者口腔。
有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，隨著基因編輯與生物材料的深度融合，牙齒再生技術(shù)或?qū)⒊蔀榇蜷_人體再生能力的首把鑰匙——它不僅將重新定義牙科醫(yī)學(xué)，也將更新人類對生命極限的認(rèn)知。未來，終身換牙或許將不再只是自然界的奇跡。當(dāng)仿生支架上的人類細(xì)胞開始“對話”生長，牙醫(yī)的診療臺上或?qū)⒉辉傩枰@頭的嗡鳴，取而代之的是生命自身的再生力量。
《 人民日報 》（ 2025年06月20日 16 版）
