В стоматологии наблюдается изменение концепции лечения с репаративной к регенеративной. Это является общей современной тенденцией в медицине. В основе передовых разработок лежат аминокислотные последовательности натуральных белков слюны амелогенина, тафтелина и статерина, которые обеспечивают развитие, защиту и восстановление эмали зубов. Положительные результаты в доклинических исследованиях по лечению и профилактике кариеса демонстрируют пептиды DE-11, QP3, QP5, (QPX)3 и shADP5 на основе матричных белков эмали. Самособирающийся пептид P₁₁-4 успешно прошел серию клинических испытаний и теперь доступен для применения как коммерческий продукт. Эмдогаин – экстракт матричных белков эмали – более 10 лет эффективно применяется как средство регенеративной терапии пародонта. В обзоре рассмотрены причины и механизм развития кариеса, а также важнейшие результаты исследований пептидов для реминерализации эмали.

Кариес и другие болезни зуба

Кариес – инфекционное хроническое заболевание, начинающееся с потери минеральных компонентов и приводящее со временем к полному разрушению тканей зуба. Кариес является одной из наиболее распространенных болезней полости рта в мире. Приблизительно 98% взрослых людей сталкивались с проявлениями разных стадий кариеса [1]. Поражения в виде белых пятен и зарождающегося кариеса на эмали являются самыми ранними клиническими исходами деминерализации и кариеса. Если кариес не лечить, он может прогрессировать и стать причиной сложных реставрационных процедур или даже удаления зуба, которое разрушает архитектуру челюсти из-за потери соединительной ткани и кости. Кариес возникает при дисбалансе между ре- и деминерализацией в месте потери минералов в твердых тканях зуба [2].

Другой проблемой, связанной с деминерализацией, является чувствительность дентина, для которой характерна короткая, резкая боль, возникающая в открытых дентинных канальцах в ответ на стимулы, обычно термические, тактильные или химические, которую нельзя объяснить каким-либо другим дефектом или патологией. Консервативные оценки распространенности чувствительности дентина в общей популяции, в зависимости от исследуемой выборки, достигают 35% и наиболее часто встречается у людей в возрасте 20–40 лет [3].

Чтобы понять причины кариеса и чувствительности дентина, необходимо понимание анатомии зуба и его тканей (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Строение зуба и развитие кариеса

Эмаль покрывает всю коронку зуба, защищая лежащий под ней дентин. Эмаль обеспечивает твердость коронки зуба с модулем Юнга 94±5 ГПа, что в два раза меньше, чем у стали (около 200 ГПа), но значительно больше, чем у дентина (20±2 ГПа) [4]. Твердость эмали придает ей износостойкие свойства, необходимые для жевания пищи. Эмаль, хотя и обладает замечательной твердостью, является хрупкой и требует наличия дентина, который имеет гораздо более низкий модуль Юнга, чтобы действовать как подушка для передачи нагрузки для предотвращения разрушения зуба. Основная часть зуба состоит из дентина, покрытого эмалью, а внутреннее ядро зуба содержит камеру, в которой находится пульпа – мягкая живая часть зуба. Под коронкой зуба корни покрыты тонким минерализованным слоем ткани, называемым цементом.

Структура гидроксиапатита и механизм минерализации эмали

Зрелая эмаль – самая минерализованная ткань в организме, состоящая на >95% по весу из апатита [4]. Структура эмали сложна и приводит к образованию высокоминерализованной ткани, которая может выдерживать механические и абразивные нагрузки, что необходимо на протяжении всей жизни организма. Когда зуб выходит из полости рта, то утрачивается слой амелобластов, специальных клеток в тканях зуба, отвечающий за формирование эмали. В результате этого эмаль становится мертвой бесклеточной тканью, которая, в отличие от кости и дентина, не может подвергаться клеточной регенерации. Можно сказать, что эмаль имеет три уровня иерархической структуры. Первый уровень – нанокристаллы апатита шириной около 60 нм, толщиной 25 нм и длиной не менее 100 мкм. Эти кристаллы организованы вместе, образуя стержни (или призмы) диаметром около 3–4 мкм, которые формируют следующий уровень, и, как полагают, проходят от эмалево-дентинного соединения до ближней поверхности зубной эмали толщиной ~2,5 мм. Области между стержнями заняты межстержневой (межпризматической) эмалью, которую можно отличить от стержневой, поскольку ее кристаллы ориентированы под углом 60° по отношению к последней. Третьим уровнем является сборка стержней в группы Хантера и Шрегера, которые можно увидеть при световой микроскопии.

Минеральная фаза эмали и дентина является апатитовой. Апатит – это общее название семейства неорганических соединений фосфата кальция, которые имеют схожую кристаллическую структуру. Фосфат кальция может принимать форму апатита, называемую гидроксиапатитом, который составляет большую часть минерального состава костей и зубов позвоночных животных. Состав биологического апатита может меняться. Структура апатита описана общей формулой A₄B₆(MO₄)₆X₂. В чистом гидроксиапатите кальций занимает два различных участка, A и B, M – фосфор, а X –гидроксильная группа, что приводит к брутто-формуле Ca₁₀(PO₄)₆OH₂ (Рисунок 2).

Биологический гидроксиапатит не является чистым, так как в структуре минерала происходят замещения, например, кость относительно богата карбонатным и магниевым аналогом гидроксиапатита, а дентин и эмаль включают карбонат, магний и фтор. Ионы фтора могут быть включены в гидроксиапатит путем замещения гидроксильной группы, что приводит к образованию апатита с пониженной растворимостью в кислых условиях из-за сжатия кристаллической структуры. Поэтому фторсодержащие зубные пасты широко используются для уменьшения эрозии эмали и предотвращения образования кариеса, создавая кислотоустойчивого слоя фторапатита на поверхности.

Биологическое формирование твердых тканей можно разделить на две группы в зависимости от уровня клеточного контроля над минерализацией. Биологически индуцированная биоминерализация имеет наименьший уровень контроля, в то время как биологически контролируемая минерализация – наивысшую. Биологически контролируемая минерализация – это опосредованный клетками процесс, в результате которого образуются минералы со специфическими биологическими функциями. Полученные в результате биоминералы обладают видоспецифическими кристаллохимическими свойствами, которые являются прямым результатом клеточного контроля, осуществляемого во время их образования. Эти свойства включают, но не ограничиваются, высокий уровень пространственной организации, сборку в иерархические структуры более высокого порядка и однородный размер частиц.

Рисунок 2 – Схематическое изображение структуры гидроксиапатита

Самособирающиеся пептиды для профилактики кариеса и неинвазивного лечения начальных кариозных поражений

Классическое «лечение» кариеса путем сверления и пломбирования представляет собой устранение повреждения, но не лечит само заболевание. Настоящее лечение кариеса заключается в смещении равновесия в сторону реминерализации, например, путем улучшения режима ежедневной гигиены полости рта, здорового питания и применения фтора. Новое понимание кинетики кариеса и мониторинг равновесия де- и реминерализации может указать меры по коррекции баланса минерализации. На ранних стадиях кариеса, до кавитации поверхности эмали, было предложено множество неинвазивных и минимально инвазивных методов лечения, позволяющих избежать дальнейшего разрушения зуба и последующей реставрации. Основной целью неинвазивных методов лечения является инактивация или остановка кариеса. Это может быть достигнуто путем контроля диеты и удаления зубного налета, что позволяет кариозным поражениям реминерализоваться естественным образом. Присутствие фторидов явно усиливает реминерализацию и предотвращает дальнейшую деминерализацию. К сожалению, большинство профилактических подходов полагаются на изменение поведения пациента, но это не всегда легко сделать, особенно у детей и подростков. Возможной альтернативой является механическое запечатывание поверхностей, подверженных кариесу, но герметики склонны к микроутечкам и последующему кариесу в долгосрочной перспективе.

Альтернативным подходом к современным стратегиям лечения начальных некариозных поражений являются самособирающиеся пептиды (SAPs – Self-assembling peptides), которые созданы на основе понимания самосборки белков и способны образовывать ряд структур более высокого порядка. SAPs – это полипептидные молекулы, которые могут взаимодействовать посредством нековалентных взаимодействий в иерархической манере для получения структурно четко определенных агрегатов или «сборок». Структура и функции образующихся агрегатов зависят от изомерной формы аминокислот, последовательности аминокислот в полипептидной цепи, концентрации пептида в растворе и условий раствора, например, рН, температуры и ионной силы. Существует ряд различных наноструктур, которые могут быть получены путем самосборки пептидов: нанотрубки, наносферы и наноленты. Разнообразие типов структур, которые могут быть созданы, присущая им биосовместимость и биоразлагаемость, а также возможность синтезировать пептиды в больших количествах сделали их предметом научного интереса. Особенно актуальными для инженерии твердых тканей зубов являются антипараллельные β-листообразующие пептиды, которые могут подвергаться иерархической самосборке с образованием трехмерных фибриллярных сетей [5]. Основными силами, способствующими самосборке пептидов, являются водородные связи между пептидной основой и нековалентные взаимодействия боковых цепей. Процесс иерархической самосборки начинается, когда концентрация пептидного мономера достигает критической, при которой пептиды могут образовывать стабильные агрегаты. Размер и структура пептидных агрегатов зависят от концентрации присутствующего мономера и следуют иерархической последовательности.

Рисунок 3 – Схема иерархической самосборки антипараллельных β-листообразующих пептидов в зависимости от концентрации пептидного мономера

Другой подход включает применение матричных белков эмали (МПЭ), которые играют ключевую роль в биоминерализации эмали. Амелогенин является одним из наиболее важных МПЭ в биоминерализации и может способствовать минерализации и модулировать нанокристаллическую структуру фосфата кальция [6]. Исследователями были определены важнейшие аминокислоты в последовательности амелогенина, которые особенно важны для роста кристаллов гидроапатита. Гидрогели, высвобождающие амелогенин, обладают потенциалом эффективной реминерализации, как и несколько биомиметических пептидов, содержащих ключевые остатки амелогенина.

Далее будут рассмотрены пептиды, находящиеся на доклинических стадиях исследования, а затем – наиболее успешные молекулы-кандидаты, которые были допущены к испытаниям на человеке или вошли в медицинскую практику.

Пептиды для реминерализации эмали в фазе доклинических исследований

CaP(S), CaP(V) и CaP(H)

Чтобы сравнить эффективность пептидов в стимулировании минерализации при получении неразделимых смесей различных минералов была изучена in vitro минерализующая способность трех пептидов, связывающих гидроксиапатит: CaP(S) STLPIPHEFSRE, CaP(V) VTKHLNQISQSY и CaP(H) SVSVGMKPSPRP, все из которых были ранее идентифицированы с помощью фагового дисплея – метода изучении белок-пептидных взаимодействий [7].

Гидроксиапатит и брушит (CaHPO₄·2H₂O, синтезированный для данного исследования) были смешаны в соответствии с процентным весом каждого из них: 0, 20, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100%. Полный диапазон был получен для того, чтобы можно было использовать в исследовании минерализации с возрастающими концентрациями пептидов, связывающих гидроксиапатит, и ненаправленной (контрольной) минерализации. Для каждой смеси было собрано в общей сложности десять рентгенограмм с тщательном перемешиванием между каждым сканированием. По 1 мл водных растворов каждого пептида приготовили в концентрациях 0,1–4 мг/мл. В каждый раствор добавляли равные объемы хлорида кальция (200 мМ) и двухосновного фосфата натрия (120 мМ) в аликвотах по 200 мкл, растворы поддерживали при нейтральном pH. После смешения образцы оставляли перемешиваться на 1 час, после чего осадок промывали 3 раза водой. Синтез минерализованных продуктов затем повторяли с использованием более низких концентраций реагентов – 20 мМ хлорида кальция и 12 мМ фосфата натрия.

Все три направляют минерализацию в сторону гидроксиапатита в зависимости от концентрации пептида. CaP(V) наиболее эффективно индуцировал образование гидроксиапатита при более высоких уровнях реагентов (Ca²⁺=200 мМ), тогда как CaP(S) был наиболее эффективен при использовании низких концентраций кальция (20 мМ) и фосфата. Рассчитанная процентная масса гидроксиапатита в каждом преципитате для CaP(H), CaP(S), CaP(V) при концентрации каждого пептида 2 мг/мл составляла 49%, 57% и 44%, соответственно. При более высоких концентрациях реагентов (200 мМ CaCl₂ и 120 мМ NaHPO₄) добавление CaP(H) и CaP(V) показало больший контроль над минерализацией, а поскольку оба пептида имеют чистый положительный заряд, можно предположить, что их добавление стимулирует минерализацию за счет притяжения фосфатных ионов. В условиях экспериментов, вероятно, CaP(V) может соперничать с CaP(H) по минерализующей способности. Возможно, что различные физические свойства CaP(S) (отрицательный общий заряд с кислой расчетной изоэлектрической точкой) по сравнению с CaP(H) и CaP(V) могут обеспечивать более стабильную структуру развернутого белка в растворе, что позволит стимулировать минерализацию.

Амелогенин и пептиды на его основе

Формирование эмали (амелогенез) включает ряд высокорегулируемых клеточных действий и контролируемых белками процессов минерализации. Белки матрикса эмали играют жизненно важную роль в регуляции минерализации и организации кристаллов в процессе развития эмали. Амелогенин – важный представитель МПЭ в биоминерализации, отвечающий за минерализацию и нанокристаллическую структуру гидроксиапатита [6]. Амелогенин (Amelogenin, Y isoform, AMG и рекомбинантный белок rhAMG) включает 206 аминокислот, с высоким содержанием глутамина и пролина (Gln, Pro) и весит 23,25 кДа. Содержание этого белка в развивающейся эмали достигает 63%, тогда как во внеклеточном органическом матриксе – более 90% [8]. Долгое время считалось, что амелогенин экспрессируется исключительно амелобластами, более поздние исследования показали, что белок вырабатывается и в других клетках зуба, например, в одонтобластах. Этот белок необходим для правильного развития эмали. При нарушении его выработки подопытные животные демонстрируют явно аномальные зубы с дезорганизованной гипопластической эмалью. Это указывает, что амелогенин необходим для организации призматического узора, контроля размера и роста удлиненных кристаллов, а также толщины эмали. Амелогенин экспрессируется не только во время эмбрионального развития человека, но и при патологических состояниях, таких как кариозные поражения и травмы после препарирования зубной полости [9]. Эксперименты показали, что секреция белка амелогенина регулируется биологическими часами.

Амелогенин – основной компонент экстракта матричных белков эмали (МПЭ), который может способствовать дифференцировке мезенхимальных клеток вокруг места введения в клетки, образующие твердую ткань [10], благодаря чему экстракт применяют в стоматологии для регенерации альвеолярной кости. Метаанализ применения такого экстракта продемонстрировал его превосходство по сравнению с контролем [11]. Комбинация 50 мкг/мл амелогенина и 100 нг/мл тромбоцитарного фактора роста-BB (PDGF-BB) стимулировала пролиферацию первичных фибробластов пародонтальной связки человека и вызвала усиленное заполнение раны в модели in vitro [12].

Предлагаемые молекулярные механизмы регулируемой амелогенином минерализации два объяснения. Амелогенин и его изоформы специфически и избирательно связываются с гранями кристалла, ингибируя осаждение ионов на них и позволяя кристаллу рости только в длину на секреторной стадии и в толщину – на стадии созревания. Другое объяснение подразумевает, что амелогенин взаимодействует с некристаллическим фосфатом кальция для формирования, стабилизации и сборки промежуточных предзародышевых кластеров, которые в дальнейшем превращаются в организованные кристаллы апатита.

Роль амелогенина в минерализации зубной эмали изучали на примере влияние рекомбинантного мышиного амелогенина rM179 на образование гидроксиапатита in vitro [13]. В экспериментах по зарождению кристаллов гидроксиапатита rM179 не показал значительной активности при концентрациях до 300 мкг/мл не влиял на длину кристаллов до 30 мкг/мл. Таким образом, амелогенины не обладают специфическими кристалломодулирующими свойствами, характерными для некоторых кислых белков минерализованных тканей.

В работе [9] на удаленных зубах сорокалетних пациентов было показано, что интактных зубах взрослых амелогенин не присутствовует в пульпе, одонтобластах и дентине. Однако в поврежденных и кариозных зубах белок сильно экспрессируется во вновь дифференцированных одонтобластах и распределяется в дентинных канальцах под местом поражения. В системе культур in vitro амелогенин экспрессируется преимущественно в клетках пульпы зуба человека, которые начинают дифференцироваться в одонтобласты и формируют минерализационные центры. Это указывает, что амелогенин играет важную роль не только во время дифференцировки клеток, но и в процессах восстановления поврежденных зубов.

Исследование влияния рекомбинантного человеческого амелогенина (rhAMG) на гены, ассоциированные с минерализацией ткани, в цементобластах, показало, что rhAMG является мощным регулятором экспрессии генов [14]. Иммортализованные цементобласты мыши (OCCM-30) обрабатывали различными концентрациями (0–100000 нг/мл) rhAMG и анализировали пролиферацию, минерализацию и экспрессию мРНК генов костного сиалопротеина (BSP), остеокальцина (OCN), коллагена типа I (COL I), остеопонтина (OPN), транскрипционного фактора Runx2, белка прикрепления цемента (CAP) и щелочной фосфатазы (ALP) с помощью количественной RT-PCR. rhAMG в концентрации 100000 нг/мл увеличивал пролиферацию клеток через 72 ч по сравнению с низшими дозировками и контролем. rhAMG повышал уровень экспрессии мРНК BSP и OCN в восемь раз и пять  раз, соответственно. Увеличение количества центров минерализации наблюдалось при концентрациях 10000 и 100000 нг/мл. Данные свидетельствуют о том, что rhAMG может найти применение в терапии, направленной на быструю регенерацию поврежденных тканей пародонта.

Благодаря роли, которую играет амелогенин, его белковая последовательность рассматривается как источник коротких пептидов, несущих активные сайты родоначальной структуры, способных стать потенциальным средством для неинвазивного лечения повреждений эмали.

QP3

Пептид QP3, обладающий аминокислотной последовательностью SVSVGMKPSPRPQPHQPMQPQ разработан и запатентован исследователями из Сычуаньского университета (КНР) в 2014 году [15]. QP3 представляет собой биомиметический антикариесный полипептид, способ получения и применения которого раскрыты в описании изобретения. Изобретение раскрывает биомиметический антикариесный полипептид и его соль или эфир. Биомиметическое действие полипептила обусловлено тем, что его последовательность симулирует амелогенин из-за наличия повторов Gln-Pro-X (QPX), которые могут индуцировать реминерализацию эмали. Другой его фрагмент – SVSVGMKPSPRP – облегчает связывание с гидроксиапатитом. Таким образом, QP3, молекулярный вес которого гораздо меньше, чем исходного амелогенина, может лучше поглощаться на поверхности эмали, а затем запускать реминерализацию, тем самым предотвращая кариес.

В том же патенте [15] авторы предложили другой пептид – SVSVGMKPSPRPQPHQPMQPQTKREEVD, который также имеет фрагменты Gln-Pro-X, но дополнительно снабжен сайтом TKREEVD, действующим на ионы кальция и вызывающую зарождение кристаллов гидроксиапатита.

Оба пептида предлагается использовать в виде густого водного ПЭГ-альгинатного геля (предложенное авторами название геля – Enamelin), содержащего один из активных агентов в концентрации 25 мкмоль/мл. Эксперименты с циклическим изменением pH in situ на резцах быка в течение 12 дней показали, что нанесение этого геля уменьшало модельное кариозное поражение эмали. Более эффективный препаратом оказалась последовательность, соответствующая QP3. Под действием пептида остаточная минерализация была сопоставимой с действием фторида натрия, тогда как в буфере HEPES она снижалась. Авторы патента также подтверждают свои выводы микрофотографическими снимками.

QP5

Лейцин-богатый пептид амелогенин – отличный кандидат для биомиметической регенерации эмали, содержащий высококонсервативную последовательность Gln-Pro-X, на основе которой, путем анализа амелогенина, в 2015 году разработали пептид QP5 (QPYQPVQPHQPMQPQTKREEVD), состоящий из пяти повторов Gln-Pro-X и С-конца амелогенина (TKREEVD) [16]. QP5 показал способность к реминерализации кариеса эмали в системе циклического измененияpH in vitro.

Исследования подтвердили, что пептид QP5 может способствовать реминерализации в модели кариеса у крыс [17]. Крысы (n = 36) были инфицированы Streptococcus mutans, а затем случайным образом разделены на три группы. Одну обрабатывали 25 мМ раствором пептида, другую – 1 г/л NaF и контрольную –деионизированной водой. Молярные зубы дважды в день протирали соответствующими растворами в течение 24 дней. Затем анализировали кариозные поражения с помощью цифровой техники для измерения изменений в содержании минералов и оценивали кариес по глубине и размеру поражения. По результатам светоиндуцированной флуоресценции через 24 дня прирост минеральных веществ был значительно выше в зубах, обработанных пептидом или NaF, чем в контроле. Частота возникновения кариеса гладкой поверхности и сулькального кариеса по шкале Киз была одинаковой у крыс, получавших пептид или NaF, составляя 18–27 баллов, что значительно ниже в обеих группах, чем у контрольных (27–35,7 баллов). Поражения зубов, обработанных пептидом или NaF, были более мелкими, и не наблюдалось существенных различий между кариесом эмали моляров, обработанных пептидом или NaF (Рисунок 4).

Рисунок 4 – Действие пептида QP5 и фторида натрия в лечении кариеса (адаптировано из [17])

В 2020 году ученые исследовали комбинированное воздействия пептида QP5 и фторида на реминерализацию искусственной кариозной эмали [6]. Также была проанализирована способность пептида связываться с гидроксиапатитом и деминерализованной поверхностью зубной эмали in vitro. Как оказалось, QP5 может связываться с поверхностью гидроксиапатита и деминерализованной зубной эмалью. Во-вторых, QP5 может стабилизировать образование аморфного фосфата кальция и направлять его превращение в кристаллы гидроксиапатита как самостоятельно, так и в сочетании с фторидом. Кроме того, по сравнению с блоками, обработанными только пептидом QP5 или фторидом, образцы после действия пептида показали значительно более высокую микротвердость поверхности – на 30% относительно контроля, в два раза меньшую потерю минералов и глубину поражения после обработки комбинацией QP5 и фторида в высокой или низкой концентрации в диапазоне 20–100 мкМ.

В эксперименте по спонтанной минерализации in vitro в растворе, пептид QP5 и фторид показали лучшую способность к зарождению и формированию кристаллов. После 12-дневного циклирования рН обработанные пептидом фрагменты эмали не снизили содержание минеральных компонентов, в контрольных образцах этот показатель значительно ухудшился. Пептид QP5 может контролировать кристаллизацию гидроксиапатита, а комбинированное применение пептида QP5 и фторида оказывает потенциальный синергетический эффект на реминерализацию кариеса эмали.

(QPX)5 и (QPX)3

В работе [18] изучили QP5, (QPX)5 – QPYQPVQPHQPMQPQ, и минимальную активную последовательность амелогенина – пептид (QPX)3 – QPHQPMQPQ. Для проведения кинетических экспериментов авторы приготовили растворы смеси CaCl₂ (10 мМ), Na₂HPO₄ (9 мМ, pH 7,4) и различных концентраций пептидов в диапазоне 0–300 мкМ, растворенных в HEPES (50 мМ, pH 7,4). Затем растворы инкубировали при 37 °C в течение фиксированных интервалов времени 0–240 минут. Полученные осадки оценивали набором физико-химических методов. Максимальная средняя плотность осадков, образовавшихся при концентрации пептидов 200 мкМ, составляла ~6×10¹² 1/м² и соответствовала пептиду (QPX)3, вторая по величине, ~4×10¹² 1/м², – (QPX)5, затем следовал QP5 со значением ~2×10¹² 1/м². При этом (QPX)3 показал наилучшую адсорбцию на единицу поверхности гидроксиапатита – 0,281 мкмоль/м², что почти в полтора раза выше, чем для других изученных пептидов.

ADP5

В исследовании [19] показано, что небольшие пептидные домены, полученные из нативного белка амелогенина, могут быть использованы для создания минерального слоя на поврежденной эмали человека in vitro. Специфические пептидные домены, каждый из которых содержал 15–40 аминокислот белка амелогенина (rM180), были идентифицированы на основе сходства с набором из 155 последовательностей HAp-связывающих пептидов (HABPs). Среди этих пептидных доменов, называемых амелогенин-производными пептидами (ADPs), пептид ADP5 длиной 22 аминокислоты способствовал бесклеточному и быстрому образованию минерального слоя на деминерализованном дентине человека. Вновь образованный минерализованный цементомиметический слой был структурно и механически интегрирован в нижележащий дентин, напоминал цемент по механической и химической прочности, обеспечивая биогенную поверхность для прикрепления, роста и пролиферации клеток. Сконструированный авторами [19] shADP5 где «s» означает «short», а «h» — «human», на основе амелогенина мыши содержит замену K на N: его последовательность – SYENSHSQAINVDRT.

Для проведения реминерализации на искусственно созданных повреждениях эмали были подготовлены шесть групп: (1) без лечения, (2) только Ca₂₊ и PO₄^3-, (3) 1100 ppm фторида (F), (4) 20000 ppm F, (5) 1100 ppm F и пептид, и (6) пептид. В то время как образец с 1100 ppm F (близко к обычному содержанию F в зубной пасте) не доставил фторид в тонко осажденный минеральный слой, образец с высоким содержанием F (как при клинической обработке лаком) сформировал на поверхности наночастицы CaF₂. Однако фторид осаждался и в присутствии пептида, который также формировал тонкий минеральный слой, частично кристаллизованный в виде фторапатита. Из испытательных групп только пептидный образец привел к реминерализации достаточно толстого (10 мкм) и плотного слоя, содержащего гидроксиапатит, напоминающего по структуре здоровую эмаль. Вновь сформированный минерализованный слой показал интеграцию с подстилающей эмалью.

Исследователи из Вашингтонского университета запатентовали методы и композиции для отбеливания зубов, где естественный цвет восстанавливается и улучшается путем создания вновь образованного тонкого минерального слоя на обесцвеченной поверхности зуба с помощью одного или более биоминерализующих полипептидов [20]. Наиболее эффективный использованный полипептид для минерализации представлял собой shADP5. Среди испытуемых групп только образец, содержащий пептид shADP5 в концентрации 0,8 мМ, привел к реминерализации довольно толстого (10 мкм) плотного слоя, содержащего пластинчатый гидроксиапатит, напоминающий структуру здоровой эмали. Значения микротвердости для экспериментальных групп варьировались от 129,6 HV10 до 133,7 HV10. Микротвердость после обработки с shADP5 имела немного более высокое среднее значение, равное 140,6 HV10.

Эмдогаин и его компоненты

Амелогенины (белки матрикса эмали) – это группа низкомолекулярных белков, обнаруженных в развивающейся эмали зуба; они принадлежат к семейству белков внеклеточного матрикса (ECM). [21] Эмдогаин (производное матрикса эмали – экстракт матричных белков эмали (МПЭ), EMD, Enamel matrix derivative, Emdogain) хорошо известен в пародонтологии. Он используется в пародонтологической хирургии для регенерации цемента, пародонтальной связки и альвеолярной кости. Процесс отложения цемента является необходимым условием для формирования периодонтальной связки и альвеолярной кости. Роль амелогенинов в этом процессе подтверждается их присутствием во время развития цемента, направляя клетки к поверхности корня зуба. Во время развития зуба амелогенины секретируются в основном амелобластами и частично клетками эпителиального корневого листка Гертвига (HERS). Амелогенин временно откладывается на поверхности дентина корня и запускает цементогенез. Исследования in vivo показали, что у мышей с нулевым уровнем амелогенина наблюдается аномальная резорбция цемента. Таким образом, амелогенин играет важную роль не только в формировании эмали, но и как регулятор цементогенеза и прикрепления периодонтальной связки. Известна остеокондуктивная активность EMD, в частности, для клеток пародонтальной связки и остеобластных клеток. EMD усиливает дифференцировку остеобластов и минерализацию, а также способствует многолинейной дифференцировке клеток периодонтальной связки.

 На сегодняшний день разработано множество методов регенеративной терапии пародонта, и введение ECM является одной из хороших терапевтических стратегий [22]. Основываясь на этой биомиметической стратегии, которая имитирует события в процессе развития зуба производные эмалевого матрикса (EMD, Straumann® Emdogain) широко используется для регенерации тканей пародонта. Долгосрочные клинические результаты применения EMD являются стабильными на протяжении десяти лет [23]. Группа из 38 пациентов прошли лечение после хирургического вмешательства одним из четырех методов: EMD (Straumann), Resolut (резорбируемые мембраны), их комбинация или удаление открытого лоскута. Результаты оценивались до операции, через год и через десять лет. Первичной переменной результата было изменение клинического уровня прикрепления десны. Лечение с помощью EMD дало среднее увеличение этого уровня на 3,4 мм и 2,9 мм через год и десять лет, соответственно. Для Resolut среднее увеличение составило 3,2 мм и 2,8 мм. Прирост в группе комбинированной терапии составил 3,3 мм и 2,9 мм. Удаление открытого лоскута продемонстрировало среднее увеличение уровня прикрепления десны на 2,0 мм и 1,8 мм. По сравнению с этим ОФД, три вида регенеративного лечения привели к статистически значимому приросту прикрепления десны как через год, так и через десять лет.

Эмдогаин разработан Biore AB, в настоящее время производится компанией Straumann (Швейцария) и выпускается в виде предзаполненных шприцев объемом 0,15–0,7 мл с гелем на основе ПЭГ-альгината, с концентрацией активного компонента 30 мг/мл. Это очищенный кислотный экстракт развивающейся эмбриональной эмали, полученный от шестимесячных поросят [24]. После хирургического вмешательства препарат разово наносят на бескровную и чистую поверхность корня зуба или смешивают с костнозамещющим материалом, а затем дополнительно покрывают слоем лекарственного средства. Дозирование зависит от характера и размера травмы, минимально эффективным количеством является 4 мг препарата [24].

 Однако точные молекулярные механизмы, лежащие в основе регенерации пародонта, до сих пор неясны. Белки, связанные с амелогенином, играют ключевую роль в регенерации тканей пародонта. Сочетание аффинной хроматографии с протеомным анализом фракционированного лизата остеобластных клеток SaOS-2 позволил выявить серию белков эмдогаина: цитоскелетные белки и шаперонные молекулы семейства белков теплового шока 70 (HSP70), белки, ассоциированные с эндоплазматическим ретикулумом (ЭР), в меньшем количестве белки митохондрий и нуклеопротеины. Среди идентифицированных белков, взаимодействующих с амелогенином, подтвердилось биологическое взаимодействие амелогенина с белком 78, регулируемым глюкозой (Grp78/Bip). Grp78/Bip может быть кандидатом в рецепторы амелогенина. Результаты позволяют предположить, что активация остеобластов под действием амелогенина может иметь потенциальное клиническое значение для понимания клеточных и молекулярных основ амелогениндуцированной регенерации тканей пародонта.

Статерин и пептид на его основе

Статерин

Поскольку эмаль постоянно подвергается воздействию слюны, эта жидкость полости рта играет решающую роль в процессе реминерализации кариеса, поставляя множество белков, важных для поддержания целостности зубов и регулирования риска кариеса. Статерин (Statherin) – природный фосфопротеин, который сохраняет высокую концентрацию кальция и препятствует осаждение гидроксиапатита в слюнной жидкости, тем самым способствуя укреплению эмали [25]. Статерин содержит 62 (изоформа 1) или 52 (изоформа 2) аминокислотных остатка, молекулярная масса составляет 7,3 или 6,01 кДа, соответственно. Белок богат глутамином, глицином и пролином. Он может быть выделен в чистом виде из слюны [26]. Кроме того, было установлено, что статерин является одним из основных участников формирования приобретенной эмалевой кутикулы, которая представляет собой тонкий белковый слой, адсорбированный на поверхности зуба и замедляющий деминерализацию эмали во время воздействия кислот. Это показывает полезный потенциал статерина и симулирующих его пептидов для восстановления деминерализованной зубной эмали in vitro.

DE-11

В исследовании [25] на основе статерина был разработан биомиметический пептид DE-11. Пептид содержит исходную гексапептидную последовательность N-конца стетерина, расширенную минерализационным гидрофильным хвостом, состоящим из последовательных кислых аминокислот, способных адсорбировать ионы кальция и фосфата. Авторами были синтезированы пептид Asp-pSer-pSer-Glu-Glu-Lys-(Glu)₅, (p обозначает наличие фосфогруппы) с шифром DE-11, и исходный гексапептид Asp-pSer-pSer-Glu-Glu-Lys, обозначенный как DK-6 – фрагмент N-конца статерина. Реакцию минерализации проводили путем инкубации с 3,3 мМ CaCl₂, 1,6 мМ Na₂HPO₄ в буфере HEPES в присутствии или отсутствии 50 мМ пептидов DE-11 или DK-6. Сильная адсорбционная способность DE-11 к гидроксиапатиту была подтверждена с помощью изотермы адсорбции Ленгмюра и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Кроме того, была проведена дальнейшая оценка способности DE-11 способствовать реминерализации начальных поражений эмали кариесом. Начальные поражения создавались в блоках бычьей эмали, которые затем подвергались воздействию раствора пептида и погружались в искусственную слюну.

Через семь дней на поверхности поражения в группе DE-11 был обнаружен наиболее высокий процент восстановления поверхностной микротвердости, меньшая потеря минералов и глубина поражения и более высокое содержание минералов по сравнению с контрольной группой. DE-11 может вызывать реминерализацию гидроксиапатита in situ на поверхности деминерализованной эмали. Сродство связывания DE-11 с адсорбционными сайтами составляло 3,77×10⁴ М^-1, а максимальное количество адсорбционных сайтов на грамм гидроксиапатита, доступных для связывания с DE-11, было 1,77×10² моль/г. Все образцы в разных группах показали схожий минеральный состав в области, простирающейся от поверхности эмали до глубины 20 мкм. Образцы, обработанные NaF и DE-11, показали значительно большее содержание минералов, чем в группах HEPES с глубины от 30 мм до 125 мм, соответствующей поражению. Однако на всех исследованных глубинах DE-11 вызвал большее содержание минералов, чем DK-6. На глубине свыше 130 мкм содержание минералов во всех группах было одинаковым. Минеральная плотность на седьмой день после DE-11 составила 40%, DK-6 – 22% и менее 10% в контрольных образцах. В целом, эти результаты свидетельствуют о том, что DE-11 весьма перспективен в качестве реставрационного биоматериала для реминерализации эмали в противокариозных целях.

Тафтелин и его производные

Тафтелин (Tuftelin), кислый белок, не являющийся эмалевым, синтезируется амелобластами на очень ранних стадиях развития эмали и концентрируется в дентино-эмалевом слое, месте начала минерализации эмали [27]. Белок тафтелин человека демонстрирует 89% и 88% сходство аминокислотной последовательности с бычьим и мышиным тафтелином, соответственно. Структура белка включает 390 аминокислотных остатка, молекулярная масса – 44,26 кДа. Доминирующими аминокислотами в белке являются аланин, глутамин, лизин и цистеин. Тафтелин содержит домен самосборки с С-конца и анионный – вблизи N-конца. Анионный домен содержит консенсусную последовательность EF-hand кальций-связывающего домена (остатки 125–137) в белках тафтелина человека, быка и мыши. Домен EF-hand может участвовать в начальной кристаллизации эмали. Тафтелин входит в состав биологически активного экстракта матричных белков эмали. В связи с этим, тафтелин и его пептидные фрагменты привлекают внимание как потенциальные средства для реминерализации эмали.

TDP

Авторы работы [27] решили проверить, способна ли последовательность F-hand кальций-связывающего домена тафтелина сама по себе вызывать реминерализацию начальных кариозных поражений, и синтезировали пептид, полученный из тафтелина (TDP), с последовательностью DRNLGDSLHRQEI. Ученые исследовали связывание этого пептида с гидроксиапатитом, реакцию с ионами и цитотоксичность. Потенциал реминерализации TDP сравнивали с 1 г/л фторида натрия (NaF) и дважды деионизированной водой в in vitro модели реминерализации с циклическим изменением pH. Искусственные повреждения эмали были созданы на блоках человеческой эмали и подвергнуты 12-дневной модели циклического изменения рН, а затем обработаны 25 мкМ TDP, 1 г/л фторида натрия (NaF) или водой.

 Группа TDP показала значительно высокое восстановление микротвердости поверхности (на 49,21%), более мелкие повреждения (34,89 мкм) и меньшую потерю минералов (871,33 об.%-мкм) после циклирования рН, чем группа образцов, обработанных в деионизированной воде. Между группами TDP и NaF существенных различий не было. Этот эксперимент показал, что TDP может регулировать кристаллизацию гидроксиапатита и способствовать реминерализации эмали с кариозными поражениями in vitro.

P11-4 и реминерализация

В Университете Лидса разработан антипараллельный самособирающийся пептид P₁₁-4, который имеет химическую структуру Ac-Gln-Gln-Arg-Phe-Glu-Trp-Glu-Phe-Glu-Gln-Gln-NH₂, формирующe. β-листы. P₁₁-4 был признан безопасным для применения и связан со значительной регенерацией эмали при лечении раннего кариеса [28]. Этот пептид формирует трехмерный каркас внутри поражений, где затем образуются и растут кристаллы гидроксиапатита, восстанавливая структуру эмали [29].

В настоящее время P₁₁-4 доступен под названием Curodont Repair (oligopeptide 104, CUROLOX, REGENAMEL, EMOFLUOR; Ace-QQRFEWEFEQQ-NH₂). P₁₁-4 является синтетическим, производится в соответствии с GMP и не содержит компонентов, полученных от человека или животных. Исследования биосовместимости (в соответствии с ISO 10993 или эквивалентными стандартами) показали, что P₁₁-4 не вызывает цитотоксических эффектов или иммунологического ответа. P₁₁-4 при определенных физико-химических условиях и выше критической концентрации подвергается иерархической самосборке с образованием лент в течение нескольких секунд, а фибрилл и волокон – за последующие 24 часа. Эти образующиеся в результате самосборки пептидные волокна, формирующие трехмерную пептидную матрицу, могут вырастать до значительной длины. Если заданы условия для самосборки, то процесс не может быть остановлен на промежуточных этапах, за исключением случаев, когда больше нет мономерных пептидов. Конфокальная микроскопия и масс-спектроскопия показали, что мономерный P₁₁-4 диффундирует через поры деминерализованной эмали, где запускается процесс образования волокон и формируется трехмерный каркас [30]. Кроме того, эксперименты с меченым пептидом продемонстрировали, что около 35% вещества остается внутри искусственных поражений, будучи доступным для формирования и роста кристаллического гидроксиапатита de novo.

P₁₁-4 разработан для самосборки при pH ≤2 в деионизированной воде [4]. Принципы дизайна, использованные для самосборки, заключались в комплементарной водородной связи между глутаминовыми остатками в положениях 1, 2, 10, 11 в сочетании с водородной связью между молекулами. Гидрофобные аминокислоты фенилаланин в положениях 4 и 6 и триптофан в положении 8 могут взаимодействовать через π-π стэкинг и стабилизировать ленточный уровень иерархии самосборки β-листа. Три остатка глутаминовой кислоты при pH ≤2 будут протонированы. Остаток аргинина протонирован (положительный заряд), в результате чего общий положительный заряд пептида составит +1. При растворении в деионизированной H₂O при pH >2 самосборка не происходит из-за отрицательно заряженных остатков глутаминовой кислоты, которые создают отталкивающие силы между молекулами пептида. Интересно, что когда пептид P₁₁-4 исследовали в физиологических условиях pH 7,4 и NaCl 130 мМ, отталкивающие силы отрицательно заряженных аминокислотных групп были экранированы ионами соли, присутствующими в растворе, в сочетании с ионным взаимодействием между положительно заряженным аргинином и отрицательно заряженной глутаминовой кислотой, что привело к самосборке P₁₁-4 при pH ≤7,5. Считается, что домены с отрицательным зарядом на самособирающейся поверхности действуют как гетерогенный шаблон, дегидратирующий ион кальция с образованием зародышевого центра кристаллизации.

В двух исследованиях использовался микротомографический (микроКТ) анализ реминерализованных образцов, и было установлено, что реминерализация составляет до 90% от исходной плотности эмали [29, 31]. Серия исследований in vitro показала высокое сродство матрицы P₁₁-4 к ионам Ca²⁺ и ее действие в качестве образующего зародыши агента для образования гидроксиапатита de novo. Более того, волокна P₁₁-4 связываются с уже существующими ионами Ca²⁺ гидроксиапатитовой решетки зубной эмали [32], обеспечивая стабильное мостовидное связывание новой регенерированной эмали с твердой тканью зуба. В исследовании [30] изучалась диффузия P₁₁-4 в кариозное поражение с помощью конфокальной микроскопии с временным разрешением. Результаты показали, что P₁₁-4 диффундирует за пределы объема кариозного поражения в слой эмали под ним, который был определен как кариозное поражение на микрорадиограмме. После завершения формирования волокон образовавшиеся волокна как бы занимают наблюдаемое поражение.

В работе [4] на примере P₁₁-4 пытались установить, могут ли самособирающиеся пептиды в сочетании с зародышевыми кристаллами наногидроксиапатита быть эффективным средством для лечения окклюзии дентинных канальцев человека и, таким образом, потенциально облегчить симптомы чувствительности дентина in vitro. Затравочные кристаллы наногидроксиапатита (nanoHA) были получены путем гидротермального синтеза. Гибридный материал SAP/nanoHA и P₁₁-4 были нанесены на образцы дентина человека, а их способность снижать проницаемость дентина оценивалась методом жидкостной фильтрации после первоначального нанесения и после 7 дней инкубации в искусственной слюне.

Растворы пептидов P11-13 и P11-14 при концентрациях 10–20 мМ, засеянные 30 мкг/мл nanoHA показали неспособность сохранять свою гелевую структуру в сочетании с образованием белого осадка [4]. Гибридный материал оказался неперспективным для использования в лечении чувствительности дентина.

Пептиды в фазе клинических исследований на человеке

Клиническое применение самособирающегося пептида P₁₁-4

Безопасность P₁₁-4 была доказана на животных и пациентах in vivo. До сих пор не сообщалось о каких-либо неблагоприятных эффектах пептида [33].

Неконтролируемое клиническое исследование, проведенное на 15 пациентах с кариозными поражениями на буккальных поверхностях показало эффективность и безопасность P₁₁-4 [32]. Средний возраст испытуемых в исследуемой группе составил 34,4±12,7 лет. Группа состояла из семи женщин и восьми мужчин. Тестовое поражение было очищено профилактической пастой (Kemdent Flour of Pumice) и изолировано. Затем поражение обрабатывали раствором для протравки, высушивали и немедленно наносили каплю коммерчески доступного раствора P₁₁-4 непосредственно на поверхность поражения. Испытуемым было рекомендовано не чистить зубы в квадранте, содержащем обработанный зуб, до визита для осмотра на четвертый день. Вместо этого их попросили полоскать эту область средством с хлоргексидином (Corsodyl). На четвертый день испытуемым предоставили мягкую зубную щетку и зубную пасту и попросили использовать их еще четыре дня. Испытуемые завершили все этапы исследования, за исключением одного человека – в связи с переездом. Было зарегистрировано 11 нежелательных явлений, два из которых, по мнению исследователя, вероятно, связаны с протоколом эксперимента. Одним из них была преходящая повышенная чувствительность зубов, а другим – чувствительность к ополаскивателю для полости рта Corsodyl. Все остальные нежелательные явления были признаны не связанными с исследованием. Ни одно из нежелательных явлений не было классифицировано как серьезное. На восьмой день наблюдалась значительная разница в цвете поражения, но она не была значительной ни в одной из последующих временных точек. Что касается размера и прогрессирования поражения, то в течение первых восьми дней после лечения наблюдалась тенденция к улучшению, но она не была статистически значимой до тридцатого дня, когда размер поражения значительно уменьшился, а прогрессирование поражения перешло в состояние реминерализации. Это улучшение сохранилось через шесть месяцев после однократного применения P₁₁-4 (Рисунок 5). Наконец, в соответствии с клинической морфометрический анализ также показал значительное уменьшение размера поражения по сравнению с исходным уровнем через тридцать дней на 31±24% у 11 пациентов.

Рисунок 5 – Реминерализация под действием P₁₁-4 (адаптировано из [32])

Поскольку при использовании препарата не было зарегистрировано побочных явлений, а оценка поражений показала значительное улучшение, были рекомендованы дальнейшие клинические исследования.

P₁₁-4 для неинвазивного лечения и профилактики кариеса

В рандомизированном контролируемом слепом исследовании на прорезающихся постоянных молярах у детей P₁₁-4 в форме коммерческого продукта Curodont Repair в сочетании с фторидным лаком показал эффективность при наблюдении в течение шести месяцев от нанесения пептида [33, 34]. Подробнее эти результаты рассматривались в нашем предыдущем обзоре.

При использовании P₁₁-4 у пациентов с ортодонтическими брекетами пептид оказывал профилактическое действие против кариеса и реминерализировал эмаль [35]. Улучшения наблюдались в 16 случаях, тогда как в контрольной группе отсутствовали, а в положительном контроле (фторидный лак) уменьшение деминерализации было лишь в 3–5 случаях. Образцы тестовой группы с брекетами показали начальное значение контроля внутренней эмали по звуку Q_sound =111,55, снижающееся до Q_demin =93,53 после деминерализации и увеличивается до Q_remin =146,78 после фазы реминерализации in situ, что указывает на более высокую минеральную плотность по сравнению с контролем.

Самособирающийся пептид для лечения буккального кариеса и белых пятен

В проспективном, рандомизированном клиническом исследовании эффективность самособирающегося пептида P₁₁-4 (Curodont® Repair, применение согласно инструкции)) и фтористого лака сравнили в лечении ранних буккальных кариозных поражений (DRKS00012941) [36]. Субъекты, 37 человек с 90 ранними кариозными поражениями и с не менее чем двумя клинически пораженными зубами, получали в первый день и в 90-ый день P₁₁-4 (тест) или фтористый лак (контроль). На 180-ый день на все исследуемые поражения наносили фторсодержащий лак. Стандартизированные фотографии были сделаны на 0, 30, 90, 180 и 360 дни, уменьшение размеров было оценено слепым морфометрическим методом. Средний размер (SD) тестового поражения относительно исходного уменьшился ко дням D30 = 0,936, D90 = 0,874, D180 = 0,844 и D360 = 0,862, тогда как контрольные поражения оставались стабильными в те же сроки: D30 = 1,018, D90 = 1,013, D180 = 1,029 и D360 = 1,068. Величина эффекта варьировалась от 0,47 до 0,82. Результаты показали значительную разницу между тестовой и контрольной группами, что свидетельствует об уменьшении размеров обработанных и стабилизации контрольных поражений. Авторы пришли к выводу, что размер ранних кариозных поражений, обработанных P₁₁-4, значительно уменьшился, и это уменьшение превосходило таковое при лечении фтористым лаком.

Самособирающийся пептид для лечения проксимального кариеса

В исследовании [37] изучалась клиническая эффективность пептида P₁₁-4 (10 мг/мл; Curodont Repair, применение согласно инструкции) на некавитированных начальных проксимальных кариозных поражениях у 26 пациентов с 35 кариозными поражениями через 12 месяцев после лечения. Рентгеновские снимки проксимальных поражений в исходном состоянии и на 360-ый день были оценены попарно рандомизированным слепым способом. Результаты годичного наблюдения показали преимущественное изменение в сторону регрессии начальных поражений: 20 из 28 поражений полностью или частично регрессировали, 4 остались без изменений, а 4 – прогрессировали. Авторы предположили, что начальные проксимальные кариозные поражения могут регрессировать после лечения P₁₁-4, но на общий результат лечения могут влиять дополнительные факторы.

Заключение

В стоматологии наблюдается изменение концепции лечения с репаративной к регенеративной. Самособирающийся пептиды продемонстрировали отличные результаты при регенеративной биомиметической реминерализации начальных кариозных поражений. Этот подход может представлять собой безопасное и приемлемое профилактическое и минимально инвазивное лечение начального кариеса, особенно у детей и подростков. Клинические показания для минимально инвазивного лечения кариеса с помощью самособирающихся пептидов следующие: активные начальные поражения без кавитации; несоблюдение пациентом правил чистки зубов и гигиены полости рта; умеренный риск и активность кариеса; возрастные группы с повышенной активностью кариеса; прогрессирование поражения, несмотря на принимаемые профилактические меры. Ограничения включают кариозное поражение с кавитацией; хорошее соблюдение пациентом правил гигиены полости рта; группы с низким риском развития кариеса; пожилые пациенты с медленным развитием кариеса или уже остановленными поражениями; лица с аллергией на один или несколько компонентов продукта.

Интересные результаты в доклинических исследованиях демонстрируют пептиды на основе матричных белков эмали. Новый пептид с низкой цитотоксичностью, полученный из стетерина слюны, DE-11, способен in vitro сильно адсорбироваться на поверхности эмали и индуцировать минерализацию in situ. Пептид QP5, разработанный на основе амелогенина, показал противокариозную активность на животных моделях. Другой амелогениновый пептид – shADP5 – повышал минерализацию и микротвердость in vitro. Пептид, полученный из тафтелина (TDP), вызывал кристаллизацию гидроксиапатита и способствовал реминерализации эмали с кариозными поражениями in vitro.

Реминерализация in situ на поверхности эмали человеческого зуба, индуцированная противокариесными биоактивными компонентами, является альтернативной реставрационной стратегией против кариеса. Пептидно-ориентированный подход к реминерализации закладывает основу для будущего развития биомиметической продукции и стоматологического лечения.

1.              Копылевич, Я.А., Умарова, Л.Х., Современные аспекты профилактики кариеса зубов у взрослых (обзор литературы), in Актуальные вопросы стоматологии. 2021. p. 178-181.

2.              Alkilzy, M., Splieth, C.H., Self-assembling peptides for caries prevention and treatment of initial carious lesions, a review. Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift International 2020. 2(1): p. 021-025.

3.              Bartold, P.M., Dentinal hypersensitivity: a review. Australian Dental Journal, 2006. 51(3): p. 212-218. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1834-7819.2006.tb00431.x.

4.              Whitworth, S.A., Self-assembling peptide nano-apatite hybrid material for dentine mineralisation. 2018.

5.              Aggeli, A., Nyrkova, I.A., Bell, M., Harding, R., Carrick, L., McLeish, T.C., Semenov, A.N., Boden, N., Hierarchical self-assembly of chiral rod-like molecules as a model for peptide beta -sheet tapes, ribbons, fibrils, and fibers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2001. 98(21): p. 11857-11862. DOI: 10.1073/pnas.191250198.

6.              Ding, L., Han, S., Wang, K., Zheng, S., Zheng, W., Peng, X., Niu, Y., Li, W., Zhang, L., Remineralization of enamel caries by an amelogenin-derived peptide and fluoride in vitro. Regenerative biomaterials, 2020. 7(3): p. 283-292. DOI: 10.1093/rb/rbaa003.

7.              Plowright, R., Belton, D.J., Kaplan, D.L., Perry, C.C., Quantifying the efficiency of Hydroxyapatite Mineralising Peptides. Scientific Reports, 2017. 7(1): p. 7681. DOI: 10.1038/s41598-017-07247-z.

8.              Ruan, Q., Moradian-Oldak, J., Amelogenin and enamel biomimetics. Journal of Materials Chemistry B, 2015. 3(16): p. 3112-3129. DOI: 10.1039/C5TB00163C.

9.              Mitsiadis, T.A., Filatova, A., Papaccio, G., Goldberg, M., About, I., Papagerakis, P. Distribution of the amelogenin protein in developing, injured and carious human teeth. Frontiers in physiology, 2014. 5, 477 DOI: 10.3389/fphys.2014.00477.

10.           Kim, N.-H., Tominaga, K., Tanaka, A., Analysis of Eosinophilic Round Bodies Formed After Injection of Enamel Matrix Derivative Into the Backs of Rats. Journal of Periodontology, 2005. 76(11): p. 1934-1941. DOI: https://doi.org/10.1902/jop.2005.76.11.1934.

11.           Giannobile, W.V., Somerman, M.J., Growth and Amelogenin-Like Factors in Periodontal Wound Healing. A Systematic Review. Annals of Periodontology, 2003. 8(1): p. 193-204. DOI: https://doi.org/10.1902/annals.2003.8.1.193.

12.           Chong, C.H., Carnes, D.L., Moritz, A.J., Oates, T., Ryu, O.H., Simmer, J., Cochran, D.L., Human Periodontal Fibroblast Response to Enamel Matrix Derivative, Amelogenin, and Platelet-Derived Growth Factor-BB. Journal of Periodontology, 2006. 77(7): p. 1242-1252. DOI: https://doi.org/10.1902/jop.2006.050147.

13.           Hunter, G.K., Curtis, H.A., Grynpas, M.D., Simmer, J.P., Fincham, A.G., Effects of Recombinant Amelogenin on Hydroxyapatite Formation In Vitro. Calcified Tissue International, 1999. 65(3): p. 226-231. DOI: 10.1007/s002239900688.

14.           Hakki, S.S., Bozkurt, S.B., Türkay, E., Dard, M., Purali, N., Götz, W., Recombinant amelogenin regulates the bioactivity of mouse cementoblasts in vitro. International Journal of Oral Science, 2018. 10(2): p. 15. DOI: 10.1038/s41368-018-0010-5.

15.           CN 103408653 B, 2014.

16.           Lv, X., Yang, Y., Han, S., Li, D., Tu, H., Li, W., Zhou, X., Zhang, L., Potential of an amelogenin based peptide in promoting reminerlization of initial enamel caries. Archives of Oral Biology, 2015. 60(10): p. 1482-1487. DOI: https://doi.org/10.1016/j.archoralbio.2015.07.010.

17.           Han, S., Fan, Y., Zhou, Z., Tu, H., Li, D., Lv, X., Ding, L., Zhang, L., Promotion of enamel caries remineralization by an amelogenin-derived peptide in a rat model. Archives of Oral Biology, 2017. 73: p. 66-71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.archoralbio.2016.09.009.

18.           Wang, Y., Hu, D., Cui, J., Zeng, Y., Gan, X., Chen, Z., Ren, Q., Zhang, L., Unraveling the mechanism for an amelogenin-derived peptide regulated hydroxyapatite mineralization via specific functional domain identification. Journal of Materials Chemistry B, 2020. 8(45): p. 10373-10383. DOI: 10.1039/D0TB00949K.

19.           Dogan, S., Fong, H., Yucesoy, D., Cousin, T., Gresswell, C., Dag, S., Huang, G., Sarikaya, M., Biomimetic Tooth Repair: Amelogenin-Derived Peptide Enables in Vitro Remineralization of Human Enamel. ACS Biomaterials Science & Engineering, 2018. 4. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.7b00959.

20.           WO 2017123986 A1, 2017.

21.           Fukuda, T., Sanui, T., Toyoda, K., Tanaka, U., Taketomi, T., Uchiumi, T., Nishimura, F. Identification of novel amelogenin-binding proteins by proteomics analysis. PloS one, 2013. 8, e78129 DOI: 10.1371/journal.pone.0078129.

22.           Saito, M., Tsuji, T., Extracellular matrix administration as a potential therapeutic strategy for periodontal ligament regeneration. Expert opinion on biological therapy, 2012. 12(3): p. 299-309. DOI: 10.1517/14712598.2012.655267.

23.           Sculean, A., Kiss, A., Miliauskaite, A., Schwarz, F., Arweiler, N.B., Hannig, M., Ten-year results following treatment of intra-bony defects with enamel matrix proteins and guided tissue regeneration. Journal of Clinical Periodontology, 2008. 35(9): p. 817-824. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1600-051X.2008.01295.x.

24.           Venezia, E., Goldstein, M., Boyan, B.D., Schwartz, Z. The use of enamel matrix derivative in the treatment of periodontal defects: a literature review and meta-analysis. Critical reviews in oral biology and medicine : an official publication of the American Association of Oral Biologists, 2004. 15, 382-402 DOI: 10.1177/154411130401500605.

25.           Wang, K., Wang, X., Li, H., Zheng, S., Ren, Q., Wang, Y., Niu, Y., Li, W., Zhou, X., Zhang, L., A statherin-derived peptide promotes hydroxyapatite crystallization and in situ remineralization of artificial enamel caries. RSC Advances, 2018. 8: p. 1647-1655. DOI: 10.1039/C7RA12032J.

26.           Ramasubbu, N., Reddy, M.S., Bergey, E.J., Haraszthy, G.G., Soni, S.D., Levine, M.J., Large-scale purification and characterization of the major phosphoproteins and mucins of human submandibular-sublingual saliva. Biochem J, 1991. 280 ( Pt 2)(Pt 2): p. 341-352. DOI: 10.1042/bj2800341.

27.           Ding, L., Han, S., Peng, X., Wang, K., Zheng, S., Li, H., Niu, Y., Li, W., Zhang, L., Tuftelin‐derived peptide facilitates remineralization of initial enamel caries in vitro. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 2020. 108. DOI: 10.1002/jbm.b.34663.

28.           Aggeli, A., Fytas, G., Vlassopoulos, D., McLeish, T.C.B., Mawer, P.J., Boden, N., Structure and Dynamics of Self-Assembling β-Sheet Peptide Tapes by Dynamic Light Scattering. Biomacromolecules, 2001. 2(2): p. 378-388. DOI: 10.1021/bm000080z.

29.           Kang, J., Davies, R.P., Brookes, S.J., Kirkham, J. Multi-level modelling to further understanding of micro-CT data.

30.           Kind, L., Stevanovic, S., Wuttig, S., Wimberger, S., Hofer, J., Müller, B., Pieles, U., Biomimetic Remineralization of Carious Lesions by Self-Assembling Peptide. Journal of dental research, 2017. 96(7): p. 790-797. DOI: 10.1177/0022034517698419.

31.           Deyhle, H., Dziadowiec, I., Kind, L., Thalmann, P., Schulz, G., Müller, B. Mineralization of Early Stage Carious Lesions In Vitro-A Quantitative Approach. Dentistry journal, 2015. 3, 111-122 DOI: 10.3390/dj3040111.

32.           Brunton, P.A., Davies, R.P.W., Burke, J.L., Smith, A., Aggeli, A., Brookes, S.J., Kirkham, J., Treatment of early caries lesions using biomimetic self-assembling peptides – a clinical safety trial. British Dental Journal, 2013. 215(4): p. E6-E6. DOI: 10.1038/sj.bdj.2013.741.

33.           Alkilzy, M., Tarabaih, A., Santamaria, R.M., Splieth, C.H., Self-assembling Peptide P11;-4 and Fluoride for Regenerating Enamel. Journal of dental research, 2018. 97(2): p. 148-154. DOI: 10.1177/0022034517730531.

34.           Alkilzy, M., Santamaria, R.M., Schmoeckel, J., Splieth, C.H., Treatment of Carious Lesions Using Self-Assembling Peptides. Advances in dental research, 2018. 29(1): p. 42-47. DOI: 10.1177/0022034517737025.

35.           Jablonski-Momeni, A., Korbmacher-Steiner, H., Heinzel-Gutenbrunner, M., Jablonski, B., Jaquet, W., Bottenberg, P., Randomised in situ clinical trial investigating self-assembling peptide matrix P11-4 in the prevention of artificial caries lesions. Scientific Reports, 2019. 9(1): p. 269. DOI: 10.1038/s41598-018-36536-4.

36.           Bröseler, F., Tietmann, C., Bommer, C., Drechsel, T., Heinzel-Gutenbrunner, M., Jepsen, S., Randomised clinical trial investigating self-assembling peptide P11-4 in the treatment of early caries. Clinical Oral Investigations, 2020. 24(1): p. 123-132. DOI: 10.1007/s00784-019-02901-4.

37.           Schlee, M., Schad, T., Koch, J.H., Cattin, P.C., Rathe, F., Clinical performance of self-assembling peptide P11-4 in the treatment of initial proximal carious lesions: A practice-based case series. Journal of Investigative and Clinical Dentistry, 2018. 9(1): p. e12286. DOI: https://doi.org/10.1111/jicd.12286.