當(dāng)馬拉維湖慈鯛魚(yú)失去一顆牙齒時(shí)，會(huì)在掉牙的位置重新長(zhǎng)出一顆新的牙齒。為什么人類(lèi)不能同樣在損傷或疾病失去牙齒后也長(zhǎng)出新的牙齒呢？
近期，通過(guò)研究這些豐富多彩的魚(yú)，研究人員開(kāi)始了解“這些動(dòng)物在其整個(gè)成年期間如何維持它們的數(shù)百顆牙齒"。通過(guò)研究胚胎魚(yú)的結(jié)構(gòu)如何分化成牙齒或味蕾，研究人員希望有朝一日能夠打開(kāi)人類(lèi)牙齒再生的機(jī)制——像其他哺乳動(dòng)物一樣，人在一生當(dāng)中只有兩組牙齒。
這項(xiàng)工作也涉及到小鼠中開(kāi)展的一項(xiàng)牙齒分化研究，研究人員發(fā)現(xiàn)，負(fù)責(zé)不斷增長(zhǎng)新牙齒的結(jié)構(gòu)，可能比以前認(rèn)為的更*地保持活性，從而表明，這個(gè)過(guò)程在成年人中可能是被激活的。
這一研究是由美國(guó)喬治亞理工學(xué)院和倫敦國(guó)王學(xué)院的科學(xué)家們進(jìn)行的，于十月十九日發(fā)表在PNAS雜志。這一研究是由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院牙科和顱面研究所資助的。延伸閱讀：基因組測(cè)序揭開(kāi)不死蟲(chóng)再生之謎。
喬治亞理工學(xué)院教授Todd Streelman指出：“我們發(fā)現(xiàn)了牙齒和味蕾之間的發(fā)育可塑性，我們正在試圖了解細(xì)胞向牙齒或感官分化的調(diào)控途徑。因其在人類(lèi)的潛在應(yīng)用，所以這很有趣，每個(gè)人在其一生當(dāng)中的某個(gè)時(shí)間都曾遇到過(guò)牙齒問(wèn)題。"
在世界范圍內(nèi)，近百分之60的人，在60歲的年紀(jì)就已經(jīng)失去了所有牙齒。除了痛苦的牙齒健康問(wèn)題之外，這可能還會(huì)引起顯著的醫(yī)療和營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題，可能縮短壽命。
為了了解關(guān)于“導(dǎo)致牙齒生長(zhǎng)和發(fā)育的途徑"的更多信息，Streelman和*作者Ryan Bloomquist，研究了牙齒和味蕾如何從胚胎魚(yú)的相同上皮組織中生長(zhǎng)出來(lái)。與人類(lèi)不同的是，魚(yú)沒(méi)有舌頭，所以它們的味蕾和牙齒是混合在一起的，有時(shí)相鄰排成一排。
馬拉維湖慈鯛已經(jīng)適應(yīng)了它們的牙齒和味蕾，在其居住地的*條件下蓬勃發(fā)展。有一個(gè)物種吃浮游生物，只需要很少牙齒，因?yàn)樗靡曈X(jué)定位食物并將其囫圇吞下。另一個(gè)物種以藻類(lèi)為食，必須從巖石上刮或剪下來(lái)，既需要更多的牙齒，也需要味蕾來(lái)辨別食物。
研究人員將這兩種親緣關(guān)系很近的魚(yú)進(jìn)行了雜交，并且在這些雜交魚(yú)種的第二代中，發(fā)現(xiàn)牙齒和味覺(jué)的數(shù)量有巨大的變化。通過(guò)研究這300條雜交后代魚(yú)的遺傳差異，研究人員能夠梳理出變異的遺傳成分。
Streelman解釋說(shuō)：“我們能夠找到控制這些結(jié)構(gòu)的密度之間正相關(guān)關(guān)系的基因組區(qū)域。通過(guò)與倫敦國(guó)王學(xué)院的合作，我們能夠證明，一些研究較少的基因也參與了小鼠牙齒和味蕾的發(fā)育。"
通過(guò)將胚胎魚(yú)浸浴在化學(xué)物質(zhì)中——這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)影響牙齒和味覺(jué)形成相關(guān)的發(fā)育途徑，研究人員隨后對(duì)兩種結(jié)構(gòu)的發(fā)育進(jìn)行了操縱。在一種情況下，他們以牙齒為代價(jià)促進(jìn)了味覺(jué)的發(fā)育。這些變化是在魚(yú)卵受精五或六天之后開(kāi)始的，在這個(gè)階段，魚(yú)有眼睛和大腦——但下頜仍在發(fā)育。
Streelman說(shuō)：“似乎有發(fā)育開(kāi)關(guān)，將改變常見(jiàn)上皮細(xì)胞到牙齒或感覺(jué)結(jié)構(gòu)的分化。"
雖然他們有非常不同的目的和zui終的解剖，但是牙齒和味蕾都起源于胚胎魚(yú)發(fā)育上頜中的同一種上皮組織。隨后，這些微小的芽分化，形成具有堅(jiān)硬琺瑯質(zhì)的牙齒——或軟的味蕾。Streelman說(shuō)：“直到后來(lái)牙齒才發(fā)育出牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)。在發(fā)育的早期階段，這些結(jié)構(gòu)真的非常相似。"
魚(yú)和小鼠的研究表明，有了正確的信號(hào)，人類(lèi)的上皮組織也有可能再生出新的牙齒。Streelman說(shuō)：“zui后，這項(xiàng)研究表明，人口腔的上皮細(xì)胞可能比我們以前認(rèn)為的更具可塑性。從對(duì)人類(lèi)健康的影響來(lái)看，我們的研究方向，是要弄清如何誘導(dǎo)上皮細(xì)胞形成一種或另一種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。"
但Streelman提醒說(shuō)，長(zhǎng)出新的牙齒是不夠的。研究人員還需要了解神經(jīng)和血管如何長(zhǎng)成為牙齒，以使它們有生活力。
國(guó)王學(xué)院的共同作者Paul Sharpe教授指出：“這項(xiàng)研究令人興奮的方面是，了解人類(lèi)牙齒發(fā)育和再生，就能夠確定自然指導(dǎo)魚(yú)牙齒和味蕾發(fā)育的基因和遺傳途徑，并在哺乳動(dòng)物中研究這些。我們對(duì)這個(gè)自然過(guò)程的基本生物學(xué)了解越多，就可以更多的利用它來(lái)開(kāi)發(fā)新一代的臨床治療方法：在這種情況下，是如何產(chǎn)生生物替代牙齒。"
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