许立群 陈 璐
沃尔波尼(右)和同事正在进行实验。 本报记者 许立群摄
伦敦国王学院的一间实验室中，一场名为“牙齿革命”的变革正在逐步形成。安娜·沃尔波尼教授及张学琛博士所率领的研究团队正全力以赴，旨在使人类在牙齿受损后能够再生出新的牙齿——这并非空想，而是生物再生医学为牙科领域带来的全新机遇。近期，该研究团队在接受本报记者的独家采访时透露：“我们的追求是摆脱对金属植入物、假牙等人工制品的依赖，转而运用生物学的力量来修复或替代受损的身体部分，通过干细胞与生物工程技术的结合，培育出具有自然属性的牙齿。”
人类在成长阶段会先后迎来“乳牙”和“恒牙”两个换牙阶段，然而，自然界中存在众多物种能够持续性地更换牙齿，这一现象为科学家们带来了灵感和启发。以鲨鱼为例，它们的牙齿并非固定在颌骨上，而是如同传送带般分布在牙龈组织中。一旦牙齿脱落，紧随其后的备用牙齿便会不断向前推移，鲨鱼在其一生中能够更换数以万计的牙齿。我们期望在实验环境中复制这一自然现象，以此推动牙齿的成长过程，沃尔波尼如此表达。
据相关资料显示，牙齿的成长过程依赖于口腔上皮细胞与间充质细胞间的相互作用，这一过程包括蕾状期、帽状期和钟状期等关键阶段，最终形成牙釉质、牙本质以及牙齿的支撑结构。在体外培养牙齿类器官时，必须模拟这些发育阶段，而选用恰当的生物材料对于促进细胞自我组织和牙齿形态的形成至关重要。经过多年的深入研究，沃尔波尼团队成功运用一种新型的仿生材料，成功培育出了人类的“第三副”牙齿。这种仿生材料模仿了牙齿发育所需的三维形态和生物信号传导路径，不仅有助于细胞的生长，更关键的是它能调节信号因子的释放，进而促使干细胞向牙齿组织分化。这相当于为细胞间的“对话”营造了一个理想的交流环境，大幅提升了在体外生成牙齿类器官的可控性和效率，为再生牙科和发育生物学研究搭建了一个更为有力的平台。
该新型材料系伦敦国王学院与英国帝国理工学院共同研制。沃尔波尼指出：“尽管传统材料在促进细胞相互作用方面有所贡献，但在物理机械性能的调节上存在局限。我们首次采用了生物正交交联的明胶水凝胶，通过对其性能的精确调整，旨在挖掘其在牙齿类器官构建领域的应用潜力。”张学琛进一步阐述道：“这些智能支架材料充当了细胞间交流的桥梁。”通过调整其物理与化学特性，我们能够引导细胞以既定模式进行交互与成长，从而逐步形成完整的牙齿发育轨迹。这一成就，是传统材料与技术在关键领域所无法达到的突破性进展。
张学琛指出，尽管金属牙冠和陶瓷种植体技术相对成熟，但作为非生物材料，它们在使用过程中可能会引发排异反应、感染风险以及与骨骼组织融合失败等问题。与之相对，采用新型培育方法制成的牙齿，系由细胞发育而来，与口腔组织极为契合，其形态和功能均能和天然牙齿相媲美。该再生技术不仅显著增强了生物相容性，而且大幅减少了并发症的几率，从而为患者提供了更为安全与长效的治疗选择。
这项技术从实验阶段过渡到实际应用，还需要经历多长时间？关于这个问题，沃尔波尼并未提供具体的期限。她透露，目前研究团队已经在实验室中成功培养出了类似牙齿的组织，然而，尚未能够完全复制出具有完整结构的人类牙齿。她强调，要利用人类细胞稳定培育出具有完整功能性的牙齿，仍然面临着许多挑战。
牙齿的形成并非仅仅是单个细胞的活动，而是涉及多种细胞类型之间错综复杂的沟通与配合。正如沃尔波尼所比喻，细胞间的交流宛如加密的电报，一旦一个细胞发出指令，另一个细胞便会传递回相应的反馈信息，这种持续的互动至今仍是一个未解之谜。研究团队利用新型激活剂成功将牙齿形成的效率提高了两倍以上，然而，要彻底解开“细胞语言”的奥秘，我们还需付出更多的时间和努力。若能洞察“细胞沟通之道”，未来或许能够将其转换并重新编排，从而实现器官的真正重塑。
张学琛提出，未来牙齿再生的途径主要有两种：一种是在牙齿缺失的区域植入年轻的牙胚，使其在口腔环境中自然生长；另一种则是先在实验室中培养出完整的牙齿，随后将其植入患者口中。
业内专家指出，基因编辑与生物材料的紧密结合，可能使牙齿再生技术成为开启人体再生潜能的关键——这一技术不仅将革新牙科医学的定义，还将刷新人类对生命极限的理解。展望未来，终身换牙或许将不再是自然界独有的奇观。随着仿生支架上的人类细胞展开生长的“交流”，牙医的诊疗台上或许将不再响起钻头的轰鸣声，取而代之的将是生命内在的再生能力。
《 人民日报 》( 2025年06月20日 16 版)
