科學家培養的種植牙（圖片來源：原論文）
2月21日晚20:00，《環球科學》直播間將現場公佈年度最美科學閱讀榜，陪你暢聊2024年最具代表性的科普讀物，以及最新的雜誌內容！
直播全程依舊抽獎不斷，雜誌、桌墊送不停，更有超優惠訂閱福利！
趕緊點選【預約】直播吧！
你有沒有過這樣的經歷？咬下一塊冰涼的甜點，牙齒猛地一顫，隨之而來的刺痛讓你不禁皺起眉頭。再一看鏡子裡的牙齒，隱約可見的小黑點——蛀牙來了。隨著細菌不斷侵蝕，疼痛愈演愈烈，最終你不得不去口腔門診接受治療。而如果牙齒徹底壞掉，面臨拔除的命運，你或許會感覺彷彿失去了一部分自己。但比拔牙更讓人心痛的，可能是種牙後門診繳費單上的數字，因為種植牙的費用往往高得令人咋舌。
以一顆種植牙為例，其價格從幾千元到上萬元不等。之所以如此昂貴，主要是因為它們由特殊材料製成。牙冠可能是全瓷、金屬或烤瓷，基臺通常採用鈦合金，而植入牙床的牙根則由純鈦打造。這些材料確保了種植牙的生物相容性，同時也具備足夠的強度，適應日常使用需求。
近年來，種植牙逐漸取代塑膠假牙，成為了更受拔牙後人群歡迎的選擇。到2023年，全球種植牙市場已達66億美元，並且仍在快速增長。
種植牙也有問題
儘管種植牙價格高昂、材料先進，但它們並非一勞永逸的“終身裝備”。一些種植牙的使用壽命僅15年，期間還可能出現各種問題。例如，種植牙周圍的組織可能會發炎，甚至導致骨質流失。
不僅如此，種植牙與天然牙齒在頜骨中的連線方式也截然不同。我們的天然牙齒透過牙周韌帶組織與頜骨相連，這種柔韌的組織不僅能幫助牙齒穩固生長，還能在咀嚼時分散壓力，維持頜骨的健康狀態。
然而，種植牙雖然看起來與真牙十分相似，但它本質上是透過螺釘直接固定在頜骨裡的，缺少了牙周韌帶的緩衝作用。如果種植牙與其他天然牙齒的咬合不夠精準，每一次咀嚼都會讓不均勻的受力逐漸累積，這可能導致頜骨受損，甚至引發種植牙鬆動、被骨組織吸收等問題。更棘手的是，種植牙一旦出現問題，修復或更換的過程既昂貴又複雜。
讀到這裡，你或許會感慨：果然還是原裝的牙齒最好啊！畢竟便宜又耐用。可惜的是，我們一生基本只會換一次牙，恆牙壞了就再無替補。
那麼，除了塑膠假牙和種植牙，還有沒有更好的辦法讓我們擺脫對失去牙齒的擔憂呢？我們是否可以“備份”幾套真牙，以備不時之需呢？或者，能否藉助其他生物，讓它們幫我們“儲存”健康的牙齒，留待需要時取用呢？如果你有這樣的想法，那麼恭喜你——你已經觸及了生物工程學的核心要義。
科學家的確在探索“長出新牙”的可能性。例如，美國塔夫茨大學（Tufts University）的研究團隊最近就在迷你豬的口腔裡培育出了“類人牙齒”，這項研究近期發表於《幹細胞轉化醫學》（Stem Cells Translational Medicine）。如果這一技術能夠進一步發展，未來或許真的可以為人類提供全新的牙齒替代方案。
豬嘴裡長出“人牙”
通常情況下，人一生只有兩套牙齒——乳牙和恆牙。一旦恆牙損壞，就再也無法長出新的。然而，豬可就不同了，它們的一生能更換5到6套牙齒。科學家一直對這一能力充滿好奇。在最新的研究中，帕梅拉·葉利克（Pamela Yelick）試圖在迷你豬的口腔裡培育出“人牙”。迷你豬的下頜骨在解剖結構和尺寸上與人類相似，因此成為了理想的實驗物件。
要讓迷你豬的口腔中生長出類似人類的牙齒，研究人員首先需要一個合適的培養環境。他們選用了一種特殊的支架材料，這種材料來自豬第二磨牙的牙蕾（tooth bud），並經過了脫細胞化處理。所謂脫細胞化，就是溫和地去除天然組織中的細胞成分，避免引發免疫排斥，同時保留細胞外基質（其中包含膠原蛋白、層粘連蛋白和膠原網路等成分），這些成分可以為新牙的生長提供結構支援。
接下來，研究團隊從屠宰場獲取的豬下頜骨中提取了尚未破齦萌出的牙釉質細胞，分離出了豬牙蕾來源的牙源性上皮細胞（pDE）。同時，他們還從人類正畸手術患者捐贈的牙齒中提取了牙髓軟組織，獲得了人牙髓細胞（hDPC）。隨後，研究人員將這兩種細胞混合後接種到了細胞外基質支架上，為生長“類人牙齒”奠定了基礎。
在實驗室培養了一週後，研究人員將生成的牙胚植入了6只成年尤卡坦迷你豬的下頜骨中，這些類人牙齒融合了豬來源的牙釉質和人來源的牙髓。在手術過程中，研究團隊首先拔除了這些迷你豬的部分牙齒，再將植有牙胚的支架放入拔牙後的齒槽中，並進行了縫合。隨後，這些細胞就開始了它們的發育之旅。
迷你豬嘴裡長出的類人牙齒（影片來源：原論文）
兩個月後，研究人員觀察到植入物中開始形成了礦化結構，這標誌著牙齒的初步發育。又過了兩個月，一半的迷你豬口腔中已長出了牙齒狀結構。更令人驚喜的是，顯微觀察顯示，這些牙齒的組織構造與天然人類牙齒非常相似，例如具備牙骨質和牙本質，甚至還形成了類似天然牙齒的韌帶連線。這意味著，這些牙齒未來可能像真正的牙齒一樣，牢固地嵌入頜骨，承擔咀嚼功能。
當然，這些類人牙齒目前還遠未達到直接應用於人類的水平。首先，它們的尺寸較小，形態也不夠完美，無法完全替代成人的天然牙齒。但未來或許可以在患者的牙齦中“種植”牙胚，讓它們隨著時間自然生長出一顆完全匹配的生物工程牙齒。此外，如果將這種技術用於人類，植入的細胞是否會出現異常增生，甚至存在致癌風險，這些都還未可知。
這項研究已經讓研究人員一窺豬牙齒生長的過程，並進一步挖掘在人類身上覆刻這一過程的方法。如果有一天，我們能夠培育出完全可用的生物工程牙齒，那將徹底改變牙齒修復的方式。這不僅能讓人們擁有更自然、更健康的牙齒，也能在一定程度上解放我們的錢包。
https://www.technologyreview.com/2025/02/06/1111178/humanlike-teeth-grown-in-mini-pigs/
https://www.popsci.com/science/human-teeth-pig-mouth/
本文來自微信公眾號“環球科學”。如需轉載，請在“環球科學”後臺回覆“轉載”，還可透過公眾號選單、傳送郵件到[email protected]與我們取得聯絡。相關內容禁止用於營銷宣傳。
-電商廣告-
《環球科學》2025年2月新刊
正在熱賣
戳圖片或閱讀原文
立即購買