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由哈佛大學領導的一個研究小組第一次證實了，利用低功率光線可觸發機體內的干細胞再生組織，他們將這一突破性成果發布在《科學轉化醫學》（Science Translational Medicine）雜志上。
Wyss研究所核心成員David Mooney博士領導的這項研究，為一系列的牙科修復及更廣泛的再生醫學臨床應用，例如傷口愈合、骨再生等等奠定了基礎。
該研究小組利用低功率激光觸發人類牙齒干細胞形成了牙本質。此外，他們還闡明了與之相關的確切分子機制，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控蛋白可以觸發干細胞分化為不同的細胞類型。當前的再生技術要求科學家們從身體中分離出干細胞，在實驗室中對其進行處理，然后再將它們輸回體內——在實現臨床轉化的道路上面臨著一系列的調控和技術障礙。Mooney的方法則不同，他希望其能夠更容易地為臨床執業醫生所用。
Mooney 說：“我們的治療方法不會將任何新東西導入到機體，激光常規用于醫學和牙科，因此臨床轉化的障礙很低。如果我們能夠再生出牙齒而非替換它們，這將是這一領域的一個重大進展。”
該研究小組首先求助了論文的主要作者、牙科醫生Praveen Arany博士。Arany將嚙齒動物帶到了實驗室中的牙科醫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，激光治療觸發增進了牙本質形成。
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物實驗來揭示導致激光治療再生效應的確切分子機制。結果表明一種普遍存在的調控細胞蛋白TGF-β1在觸發牙齒干細胞生成牙本質中起關鍵作用。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，這里存在一種化學多米諾效應：以一種劑量依賴性的方式激光首先誘導了活性氧簇（ROS）,這一化學活性分子在細胞功能中起重要作用。ROS激活了潛伏的TGF-β1復合物，轉而促使干細胞分化為牙本質。
闡明這一機制至關重要，因為它為數十年來關于低水平光療法(LLLT，也被稱作為光生物調節)的大堆軼事提供了堅實的科學基礎。
自上世紀60年代醫療激光應用興起以來，醫生們累積的事實證據表明低水平光線治療可以促進各種各樣的生物過程，包括讓皮膚恢復青春，刺激毛發生長等等。有趣的是，采用同樣的激光也可以切除皮膚，除去毛發，這取決于臨床醫生使用激光的方式。低能激光的臨床效應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家們已經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。
Wyss研究所創始主任Don Ingber博士說：“科學界正在積極探索一系列的方法，利用干細胞實現組織再生。Dave和他的研究小組給這一工具箱中添加了一個創新的、非侵入性的、相當簡單卻功能強大的工具。”
接下來Arany的目標是推動這一工作進入人類臨床實驗。當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。“對于能夠擴展這些結果至其他干細胞類型的再生應用，我們也感到非常興奮。”
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