豚の口の中で人間のような歯が成長することに成功

過去 20 年間、科学者たちは遺伝子を操作して、予想もしなかった場所で人間の細胞を育ててきました。人間の耳や皮膚がマウスで育てられたことは有名です。最近では、初期段階の人間の腎臓が豚の腹で育てられたことさえあります。バイオエンジニアリングの世界は、気の弱い人には向いていません。

こうした改良の多くは、将来、遺伝子組み換え動物を使って、ドナーのいない人間の患者のために予備の臓器や組織を作るという目標のために行われている。現在、 Stem Cells Translational Medicine誌に掲載された研究によると、研究者らは、実験室で培養した人間の歯の細胞を豚の口の中で培養することが可能であることを示した。研究者らは、この発見が将来、現在使用されている不完全な合成歯科インプラントの代わりに使用できる生物学的な歯の代用品の開発につながると考えている。この論文の発見は、MIT Technology Reviewによって初めて取り上げられた。

タフツ大学の歯科研究者らは、ヒトの歯の歯髄から細胞を採取し、それを豚の歯のエナメル質から採取した細胞と混ぜて「足場」に蒔いた。その後、細胞を増殖させるためにバイオリアクターで1週間培養した。一部ヒト、一部豚の混合で新たに再構成された歯胚を、数匹の実験用豚の下顎に移植した。研究者らが数ヵ月後に豚の様子を再び確認したところ、「歯のような組織の形成が観察された」という。豚の口からは、通常の鋭い牙のような犬歯が、より小さく、やや人間に近い歯の突起の横に鞍状に並んで生えていた。理論上は、人間でも同様のプロセスが起こり得る。ポピュラーサイエンス誌が以前報じたように、科学者らは、ヒトの歯肉組織内に歯の構造を「蒔き」、最終的に完全に形成された歯に成長させることが可能かもしれないと考えている。ただし、このアプローチにはリスクがある。歯の細胞が際限なく成長し続けると、がんになる可能性がある。

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人工歯インプラントは完璧ではない

歯科インプラントは、通常チタンまたはチタン合金で作られ、患者の顎骨にねじ込まれ、近年、入れ歯の代替品として人気が高まっています。国立衛生研究所が実施した調査によると、歯科インプラントの増加傾向は今後も続くとされています。しかし、インプラントは歯がないよりはましですが、完璧ではありません。ずれた人工歯を繰り返し噛むと、顎の骨が損傷し、最終的にインプラントが機能しなくなる可能性があります。インプラント上の細菌も、危険な感染症を引き起こす可能性があります。対照的に、天然の歯はドリルで削る必要がなく、代わりに靭帯組織を介して顎につながれているため、理論的には、将来的に顎が損傷するリスクを軽減できます。ここで、豚の体に天然の歯を生やすというアイデアが登場します。

研究者らは実験のために、2歳の成体のミニブタ6匹を用意し、外科手術で第3切歯と第1小臼歯を抜歯した。（ミニブタが選ばれたのは、その下顎が人間のものと大きさと構造が似ているためである）。研究者らは次に、バイオエンジニアリングされた歯の構造物を抜歯穴に挿入した。2か月後と4か月後に研究者らが再度検査したところ、約50％のブタで歯が順調に成長している証拠が見つかった。

この実験は、生後2か月の豚に歯の構造物を挿入した以前のテストに比べて、大幅に改善された。その場合、研究者らは、成長した豚の歯が生えてきたことでハイブリッド構造物が損傷したり外れたりした可能性があると考えている。しかし、年老いた豚の場合は、成熟した歯がすでに存在していたため、その問題はなかった。

「実験手法を大幅に変更したことで、歯の再生の成功率を大幅に高めることができました」と研究者らは書いている。

天然歯の代替品への道

結果は有望ではあるものの、すぐには人間が使える歯の構造にはならないだろう。ミニブタに生えた歯は人間の歯と同じ大きさにはならず、通常の使用には耐えられないだろう。研究室で育てた歯を人間に移植することもまた、ここでは取り上げられなかったまったく別の、そしてまだ新しい課題である。それでも、結果はバイオエンジニアリングされた歯の細胞を育てることが可能であることを証明した。研究者らは、これは注目すべき進歩であり、将来的には合成インプラントの「臨床的に意味のある代替品」の基礎を築くかもしれないと述べている。

将来、人間の患者がこの代替案を受け入れるかもしれない兆候もある。2018年のピュー研究所の調査では、米国成人の半数以上（57%）が、臓器や組織を成長させるために動物の遺伝子を操作することは適切だと考えていることがわかった。この技術に対する受容度の高まりは、将来、患者が金属インプラントかバイオエンジニアリングによる代替品のどちらかを選べる場合、豚で育てたバージョンを選ぶかもしれないことを意味する。