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실험실에서 키운 이빨로 임플란트 할 수 있을까?

 


(Whole tooth germs and recombination of dental mesenchymal and epithelial cells in bioorthogonally cross-linked hydrogels prepared by varying polymer concentrations and stoichiometric ratios. (A1–3) Tooth germs in GEL_8%_R05 (n = 6), GEL_8%_R1 (n = 6), or GEL_12%_R05 (n = 6). (B1–3) Recombination in GEL_8%_R05 (n = 13), GEL_8%_R1 (n = 9), or GEL_12%_R05 (n = 6). (C1–3) H&E staining images for A1–3. (D1–3) H&E staining images for B1–3. Scale bar: 400 μm. Credit: ACS Macro Letters (2024). DOI: 10.1021/acsmacrolett.4c00520)

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(Preparation of the 3D tooth organoids. Dental mesenchyme and epithelium were obtained in green fluorescent protein (GFP) and CD1 mouse embryos at embryonic day 14.5 (E14.5), separately. After digesting to single cell suspensions, the two cell populations were combined to obtain an epithelial-mesenchymal cell pellet, encapsulated in hydrogels (day 0), and cultured in vitro to generate 3D tooth organoids (day 8). Created with BioRender.com. Credit: ACS Macro Letters (2024). DOI: 10.1021/acsmacrolett.4c00520)

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과거부터 건강한 치아는 인생의 큰 복으로 여겨졌습니다. 지금 같은 치약, 칫솔이 보급되기 전이라 위생도 열악하고 문제가 생겨도 치료를 받기 어렵던 시절 이빨에 문제가 생기면 제대로 먹지 못할 뿐 아니라 염증이 심해져 생명이 위험할 수 있습니다.

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다행히 현대에 와서는 충치가 생겨도 문제가 된 부분만 제거하고 다른 물질을 채워 넣을 수 있고 아예 임플란트를 심을 수도 있습니다. 하지만 이 역시 자기 치아가 아니기 때문에 이런 저런 문제를 일으킬 수 있습니다. 그런 만큼 치아는 건강할 때 잘 관리해서 지키는 것이 최선입니다.

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과학자들은 조직 공학을 통해 환자의 치아 조직을 배양해 본래 치아와 똑같은 형태로 다시 복원하는 연구에 도전해 왔습니다. 하지만 사실 포유류의 치아는 설치류 같은 일부 예외를 제외하고 평생 자라는 부분이 아니기 때문에 단순 세포 배양에 한계가 있습니다.

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영국 킹스 칼리지 런던의 추첸 장 (Xuechen Zhang, from the Faculty of Dentistry, Oral & Craniofacial Sciences, King's College London)은 임페리얼 칼리지 런던의 연구팀과 힘을 합쳐 치아 오가노이드 (organoid)를 개발했습니다.

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줄기 세포를 이용해 만든 미니 장기인 오가노이드는 인체에 이식하기에는 너무 작지만 질병 연구 및 약물 테스트용으로 주목 받고 있습니다. 연구팀은 쥐를 이용한 동물 모델에서 치아 오가노이드를 만들어 실제 치아처럼 3차원적 구조를 지니게 키워냈습니다. 연구팀이 개발한 하이드로겔은 세포 사이를 연결해 진짜 조직처럼 성장시킬 수 있습니다.

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이론적으로 오가노이드는 환자 자신의 세포이기 때문에 거부 반응 없이 다른 주변 조직과 통합될 것입니다. 따라서 최상의 경우 원래 치아를 새것처럼 복원할 수 있습니다.

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하지만 사람 치아 오가노이드가 가능하다고 해도 어떻게 실제 환자에 오가노이드를 실패 없이 이식할 수 있는지가 새로운 과제입니다. 세포가 실제 치아 조직으로 단단하게 교체돠기 까지는 상당한 시간이 필요하기 때문입니다. 일반적 필링처럼 만들어 덮개로 보호하거나 아예 치아를 뺀 후 다시 붙이는 방법 등이 있을 수 있는데 모두 만만치 않은 도전입니다.

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당장에 오가노이드를 이용한 치아 복원술이 상용화되진 않겠지만, 만약 가능해진다면 수요가 상당하지 않을까 하는 생각이 듭니다.

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참고

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https://medicalxpress.com/news/2025-04-lab-grown-teeth-alternative.html

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Xuechen Zhang et al, Generating Tooth Organoids Using Defined Bioorthogonally Cross-Linked Hydrogels, ACS Macro Letters (2024). DOI: 10.1021/acsmacrolett.4c00520

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