由哈佛大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組第一次證實了，利用低功率光線可觸發(fā)機體內(nèi)的干細(xì)胞再生組織，他們將這一突破性成果發(fā)布在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》（Science Translational Medicine）雜志上。

Wyss研究所核心成員David Mooney博士領(lǐng)導(dǎo)的這項研究，為一系列的牙科修復(fù)及更廣泛的再生醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用，例如傷口愈合、骨再生等等奠定了基礎(chǔ)。

該研究小組利用低功率激光觸發(fā)人類牙齒干細(xì)胞形成了牙本質(zhì)。此外，他們還闡明了與之相關(guān)的確切分子機制，利用多個實驗室和動物模型證實了它的效力。

許多的生物活性分子，例如稱作為生長因子的調(diào)控蛋白可以觸發(fā)干細(xì)胞分化為不同的細(xì)胞類型。當(dāng)前的再生技術(shù)要求科學(xué)家們從身體中分離出干細(xì)胞，在實驗室中對其進(jìn)行處理，然后再將它們輸回體內(nèi)——在實現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化的道路上面臨著一系列的調(diào)控和技術(shù)障礙。Mooney的方法則不同，他希望其能夠更容易地為臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)生所用。

Mooney 說：“我們的治療方法不會將任何新東西導(dǎo)入到機體，激光常規(guī)用于醫(yī)學(xué)和牙科，因此臨床轉(zhuǎn)化的障礙很低。如果我們能夠再生出牙齒而非替換它們，這將是這一領(lǐng)域的一個重大進(jìn)展。”

該研究小組首先求助了論文的主要作者、牙科醫(yī)生Praveen Arany博士。Arany將嚙齒動物帶到了實驗室中的牙科醫(yī)生辦公室給它們的臼齒（molar）上打洞，用低功率的激光處理包含成體牙齒干細(xì)胞的牙髓，隨后給戴上臨時帽，維持動物的舒適和健康。在12周后，高分辨率X射線成像和顯微鏡證實，激光治療觸發(fā)增進(jìn)了牙本質(zhì)形成。

Mooney說：“這是一種稀有案例，在人類中將更容易完成這項工作，”Mooney說。

接下來，該研究小組完成了一系列的培養(yǎng)物實驗來揭示導(dǎo)致激光治療再生效應(yīng)的確切分子機制。結(jié)果表明一種普遍存在的調(diào)控細(xì)胞蛋白TGF-β1在觸發(fā)牙齒干細(xì)胞生成牙本質(zhì)中起關(guān)鍵作用。TGF-β1可被許多分子激活，在此之前其以一種潛伏形式存在。

研究小組證實，這里存在一種化學(xué)多米諾效應(yīng)：以一種劑量依賴性的方式激光首先誘導(dǎo)了活性氧簇（ROS）,這一化學(xué)活性分子在細(xì)胞功能中起重要作用。ROS激活了潛伏的TGF-β1復(fù)合物，轉(zhuǎn)而促使干細(xì)胞分化為牙本質(zhì)。

闡明這一機制至關(guān)重要，因為它為數(shù)十年來關(guān)于低水平光療法(LLLT，也被稱作為光生物調(diào)節(jié))的大堆軼事提供了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。

自上世紀(jì)60年代醫(yī)療激光應(yīng)用興起以來，醫(yī)生們累積的事實證據(jù)表明低水平光線治療可以促進(jìn)各種各樣的生物過程，包括讓皮膚恢復(fù)青春，刺激毛發(fā)生長等等。有趣的是，采用同樣的激光也可以切除皮膚，除去毛發(fā)，這取決于臨床醫(yī)生使用激光的方式。低能激光的臨床效應(yīng)很微妙且存在很大程度的不一致性。新研究工作第一次表明了科學(xué)家們已經(jīng)接觸到了分子水平上低水平激光治療作用機制的核心，為制定可控治療方案奠定了基礎(chǔ)。

Wyss研究所創(chuàng)始主任Don Ingber博士說：“科學(xué)界正在積極探索一系列的方法，利用干細(xì)胞實現(xiàn)組織再生。Dave和他的研究小組給這一工具箱中添加了一個創(chuàng)新的、非侵入性的、相當(dāng)簡單卻功能強大的工具。”

接下來Arany的目標(biāo)是推動這一工作進(jìn)入人類臨床實驗。當(dāng)前他正與美國國立口腔與顱面研究所(NIDCR)的同事們展開合作，制定必要的安全和療效參數(shù)。“對于能夠擴展這些結(jié)果至其他干細(xì)胞類型的再生應(yīng)用，我們也感到非常興奮。”