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(zé)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(xué)院和倫敦國王學(xué)院的科學(xué)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(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胞向牙齒或感官分化的調(diào)控途徑。因其在人類的潛在應(yīng)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(guān)于“導(dǎo)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(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(guān)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(guān)關(guān)系的基因組區(qū)域。通過與倫敦國王學(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。"
通過將胚胎魚浸浴在化學(xué)物質(zhì)中——這些化學(xué)物質(zhì)會影響牙齒和味覺形成相關(guān)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(guān)，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(dǎo)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(xué)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(dǎo)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(xué)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。"
