Выявление GLDN+ одонтогенных стволовых клеток как ключевых для развития и регенерации зубов человека

Почему важно выращивать новые зубы

Лечение корневых каналов спасает множество зубов, но достигает этого удалением живой пульпы внутри. В этой пульпе находятся нервы, кровеносные сосуды и клетки ремонта, которые поддерживают здоровье зуба. После удаления пульпы зуб становится более хрупким и теряет большую часть своих природных защитных механизмов. Учёные давно надеются восстанавливать живую пульпу вместо замены её инертными пломбами, но для этого требуется точный контроль над стволовыми клетками, которые формируют дентин и пульпу во время развития. В этом исследовании обнаружена ранее не описанная группа стволовых клеток в развивающихся зубах человека, которые, по-видимому, являются ключевыми архитекторами как твёрдых, так и мягких частей зуба.

Скрытые строители внутри молодых зубов

На ранних этапах формирования зуба под будущей коронкой и корнем находится мягкая структура, называемая зубной папиллой. Она заполнена мезенхимальными стволовыми клетками, которые в конечном счёте создают дентин (твёрдый слой под эмалью) и зубную пульпу. С помощью одноклеточного секвенирования РНК, которое считывает активность тысяч генов в отдельных клетках, исследователи картировали все типы клеток, присутствующие в зубной папилле развивающихся зубов мудрости человека. Они обнаружили, что эта ткань далека от однородности: она содержит иммунные клетки, клетки сосудов, нервные клетки и несколько различных подгрупп стволовых клеток, каждая со своим генетическим профилем и предполагаемой ролью в создании зуба.

Нахождение подмножества стволовых клеток GLDN+

Среди разных кластеров стволовых клеток одна группа выделялась особенно. Эти клетки сильно экспрессировали поверхностный белок глиомедин (GLDN) вместе с другими маркёрами, связанными с ранним формированием зуба. GLDN+ клетки располагались преимущественно вокруг области, где растущий корень соприкасается с мягкой папиллой, близко к тонкой эпителиальной структуре, которая направляет формирование корня. Анализ развития показал, что эти GLDN+ клетки происходят из ещё более ранних предшественников, затем мигрируют в сторону коронки и корня, где дифференцируются в одонтобласты (клетки, продуцирующие дентин) и клетки, участвующие в формировании матрикса пульпы. Микроскопия тканей человеческого зуба на нескольких этапах показала, что GLDN+ клетки сначала накапливаются возле формирующегося дентина, а затем постепенно уменьшаются по мере созревания корневого канала, что указывает на их наибольшую активность в период закладки пульпы и дентина.

Стволовые клетки, которые строят и привлекают сосуды

Чтобы проверить, насколько эти клетки особенные, команда изолировала GLDN+ и GLDN− клетки из зубной папиллы человека с помощью сортировки клеток. Обе популяции вели себя как мезенхимальные стволовые клетки, но GLDN+ клетки превосходили соперников: они образовывали больше колоний, размножались быстрее, мигрировали активнее и давали больше минеральных отложений в условиях, стимулирующих образование твёрдой ткани. Они также синтезировали более высокие уровни ключевых белков, связанных с дентином. Возможно, что ещё важнее, когда исследователи собрали среду, в которой выращивались GLDN+ клетки, и применили её к эндотелиальным клеткам человека (клеткам, выстилающим кровеносные сосуды), эти эндотелиальные клетки мигрировали интенсивнее и формировали больше трубчатых сосудистых структур. Это означает, что GLDN+ клетки не только самостоятельно формируют дентиноподобную ткань, но и посылают сигналы, помогающие собрать жизненно важную кровеносную сеть пульпы.

Регенерация пульпы в каркасе из дентина

Самое убедительное доказательство получено на животной модели, имитирующей регенерацию пульпы. Учёные подготовили полые, химически обработанные тубы из дентина, полученные из удалённых человеческих зубов, и заполнили их коллагеновым гелем, содержащим либо GLDN+ клетки, либо GLDN− клетки, либо вовсе без клеток. Эти конструкции имплантировали под кожу мышей. Через четыре недели в группе с GLDN+ был обнаружен плотный, организованный пульпо-подобный комплекс внутри тубы из дентина, с ясно выраженным слоем одонтобластоподобных клеток, выстилающих внутреннюю поверхность дентина, и более развитой сетью кровеносных сосудов и коллагеновых волокон по сравнению с другими группами. Это продемонстрировало, что GLDN+ клетки способны в живой среде восстановить васкуляризованный пульпо-дентиный комплекс, что и дало им название «GLDN+ одонтогенные стволовые клетки».

Как сигналы GLDN стимулируют ремонт зуба

Далее исследователи попытались выяснить, что делает эти клетки столь мощными. Изучая сигналы общения между GLDN+ клетками и близлежащими клетками сосудов, они выделили белок морфогенетический фактор кости 5 (BMP5) как ключевой секретируемый фактор. GLDN+ клетки продуцировали больше BMP5 и демонстрировали более высокую активацию внутриклеточной сигнальной каскады, опосредуемой белками SMAD1/5/9, связанной с образованием кости и сосудов. Когда экспрессию GLDN в этих клетках подавляли, их рост, миграция, минерализация и способность стимулировать образование сосудов снижались, а уровни BMP5 и активация SMAD падали. Прямое уменьшение BMP5 давало схожие эффекты, тогда как добавление дополнительного BMP5 к менее активным клеткам усиливало их минерализацию и поддержку роста сосудов. В совокупности эти эксперименты выявляют ось GLDN–BMP5–SMAD, которая помогает GLDN+ клеткам сохранять свою идентичность и координировать как продукцию дентина, так и ангиогенез.

Что это значит для будущей стоматологической помощи

Для неспециалистов суть в том, что учёные выявили высокоэффективное подмножество стволовых клеток в развивающихся зубах человека, способных формировать и твёрдую оболочку дентина, и живую, богатую кровью пульпу внутри. Эти GLDN+ одонтогенные стволовые клетки используют специфический сигнальный путь, в центре которого BMP5, для самоподдержания, образования минерализованной ткани и привлечения сосудов. В перспективе использование этих клеток — либо имитация их секретируемых сигналов — может позволить разработать методы, восстанавливающие живую пульпу в зубах, повреждённых кариесом или травмой, что потенциально может стать альтернативой традиционному лечению корневых каналов и открыть новые возможности для регенерации кости и нейрососудистых структур.

Цитирование: Liao, C., Liu, J., Li, M. et al. Identification of GLDN⁺ odontogenic stem cells as crucial for human tooth development and regeneration. Int J Oral Sci 18, 20 (2026). https://doi.org/10.1038/s41368-025-00419-y

Ключевые слова: регенерация зубной пульпы, одонтогенные стволовые клетки, GLDN, сигналы BMP5, развитие зуба