當馬拉維湖慈鯛魚失去一顆牙齒時，會在掉牙的位置重新長出一顆新的牙齒。為什么人類不能同樣在損傷或疾病失去牙齒后也長出新的牙齒呢？
近期，通過研究這些豐富多彩的魚，研究人員開始了解“這些動物在其整個成年期間如何維持它們的數(shù)百顆牙齒"。通過研究胚胎魚的結(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人類牙齒再生的機制——像其他哺乳動物一樣，人在一生當中只有兩組牙齒。
這項工作也涉及到小鼠中開展的一項牙齒分化研究，研究人員發(fā)現(xiàn)，負責不斷增長新牙齒的結(jié)構(gòu)，可能比以前認為的更*地保持活性，從而表明，這個過程在成年人中可能是被激活的。
這一研究是由美國喬治亞理工學院和倫敦國王學院的科學家們進行的，于十月十九日發(fā)表在PNAS雜志。這一研究是由美國國立衛(wèi)生研究院牙科和顱面研究所資助的。延伸閱讀：基因組測序揭開不死蟲再生之謎。
喬治亞理工學院教授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胞向牙齒或感官分化的調(diào)控途徑。因其在人類的潛在應用，所以這很有趣，每個人在其一生當中的某個時間都曾遇到過牙齒問題。"
在世界范圍內(nèi)，近百分之60的人，在60歲的年紀就已經(jīng)失去了所有牙齒。除了痛苦的牙齒健康問題之外，這可能還會引起顯著的醫(yī)療和營養(yǎng)問題，可能縮短壽命。
為了了解關于“導致牙齒生長和發(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的相同上皮組織中生長出來。與人類不同的是，魚沒有舌頭，所以它們的味蕾和牙齒是混合在一起的，有時相鄰排成一排。
馬拉維湖慈鯛已經(jīng)適應了它們的牙齒和味蕾，在其居住地的*條件下蓬勃發(fā)展。有一個物種吃浮游生物，只需要很少牙齒，因為它用視覺定位食物并將其囫圇吞下。另一個物種以藻類為食，必須從巖石上刮或剪下來，既需要更多的牙齒，也需要味蕾來辨別食物。
研究人員將這兩種親緣關系很近的魚進行了雜交，并且在這些雜交魚種的第二代中，發(fā)現(xiàn)牙齒和味覺的數(shù)量有巨大的變化。通過研究這300條雜交后代魚的遺傳差異，研究人員能夠梳理出變異的遺傳成分。
Streelman解釋說：“我們能夠找到控制這些結(jié)構(gòu)的密度之間正相關關系的基因組區(qū)域。通過與倫敦國王學院的合作，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。"
通過將胚胎魚浸浴在化學物質(zhì)中——這些化學物質(zhì)會影響牙齒和味覺形成相關的發(fā)育途徑，研究人員隨后對兩種結(jié)構(gòu)的發(fā)育進行了操縱。在一種情況下，他們以牙齒為代價促進了味覺的發(fā)育。這些變化是在魚卵受精五或六天之后開始的，在這個階段，魚有眼睛和大腦——但下頜仍在發(fā)育。
Streelman說：“似乎有發(fā)育開關，將改變常見上皮細胞到牙齒或感覺結(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，形成具有堅硬琺瑯質(zhì)的牙齒——或軟的味蕾。Streelman說：“直到后來牙齒才發(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。"
魚和小鼠的研究表明，有了正確的信號，人類的上皮組織也有可能再生出新的牙齒。Streelman說：“zui后，這項研究表明，人口腔的上皮細胞可能比我們以前認為的更具可塑性。從對人類健康的影響來看，我們的研究方向，是要弄清如何誘導上皮細胞形成一種或另一種類型的結(jié)構(gòu)。"
但Streelman提醒說，長出新的牙齒是不夠的。研究人員還需要了解神經(jīng)和血管如何長成為牙齒，以使它們有生活力。
國王學院的共同作者Paul Sharpe教授指出：“這項研究令人興奮的方面是，了解人類牙齒發(fā)育和再生，就能夠確定自然指導魚牙齒和味蕾發(fā)育的基因和遺傳途徑，并在哺乳動物中研究這些。我們對這個自然過程的基本生物學了解越多，就可以更多的利用它來開發(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。"
