乳牙干细胞衍生分泌组的治疗潜力
时间：2023-08-18
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源自人脱落乳牙的干细胞（SHED）已成为细胞治疗和再生医学的替代干细胞来源，因为它们易于获得、较少引起伦理问题，并且免疫原性和致瘤性低。与其他牙科干细胞相比，SHED具有许多优势，包括高增殖率、可分化为多个发育谱系。SHED的治疗作用是由多种机制介导的，包括免疫调节、血管生成、神经发生、成骨和脂肪生成。近年来，有充分证据表明，SHED的作用机制主要是由于其旁分泌作用，将细胞因子、趋化因子和营养因子（也称为“分泌组”）等多种可溶性因子释放到局部组织微环境中，促进组织生存和恢复。
2023年7月，马来西亚国立大学的Nur Izzati Mansor、Nurul Hafizah Mohd Nor等人于《International Journal of Molecular Sciences》发表一篇综述，对乳牙牙髓干细胞分泌组进行了概述，并重点介绍了参与组织再生的生物活性分子及其在再生医学中的潜在应用。
源自人脱落乳牙的干细胞（SHED）已成为细胞治疗和再生医学的替代干细胞来源，因为它们易于获得、较少引起伦理问题，并且免疫原性和致瘤性低。与其他牙科干细胞相比，SHED具有许多优势，包括高增殖率、可分化为多个发育谱系。SHED的治疗作用是由多种机制介导的，包括免疫调节、血管生成、神经发生、成骨和脂肪生成。近年来，有充分证据表明，SHED的作用机制主要是由于其旁分泌作用，将细胞因子、趋化因子和营养因子（也称为“分泌组”）等多种可溶性因子释放到局部组织微环境中，促进组织生存和恢复。
间充质干细胞（MSC）是一种多能干细胞，能够自我更新，并有可能分化为多个谱系的组织。MSC几乎存在于身体的所有组织中，包括骨髓、脂肪组织、脐带和羊水。因其多谱系潜力、免疫调节特性以及分泌多种营养因子和细胞因子的能力，MSC被认为是治疗各种疾病的有前途的细胞疗法。
从脱落的乳牙、拔除的前磨牙和第三磨牙中可以获得和分离MSC。这些组织通常被当作生物废物丢弃，从其中提取干细胞的过程是非侵入性的，并且伦理争议较少，衍生细胞已被证明与其他MSC具有共同的特征。到目前为止，已经鉴定了几种牙源性干细胞亚群，包括牙髓干细胞（DPSC）、牙周膜干细胞（PDLSC）、根尖乳头干细胞（SCAP）、人脱落乳牙干细胞（SHED）、牙囊干细胞（DFSC）和牙龈间充质干细胞（GMSC）。
越来越多的证据表明，MSC的治疗益处主要来自其可溶性因子的旁分泌作用，如细胞因子、趋化因子、营养因子和细胞外囊泡（EVs），统称为“分泌组”。这些可溶性因子在促进内源性组织修复和再生方面表现出巨大潜力.
乳牙，是人类发育的第一组牙齿，与恒牙在解剖结构、功能和发育阶段上有所不同。人类平均有20颗乳牙，脱落的乳牙被视为废物，通常会被丢弃，因此SHED的采集侵入性较小，这使它们成为一种容易获得的组织来源，有可能为各种临床应用提供足够的细胞。
SHED是一种产后干细胞，是一组未成熟的干细胞。在体外，SHED呈扁平、细长、大或成纤维细胞样的形状。尽管SHED具有胚胎干细胞标记物，但它们也被算作MSC，具有通常仅在MSC和其他多能干细胞中发现的特异性标记物。SHED起源于胚胎神经嵴，已被证明具有许多神经元细胞标志物。
SHED能够保持其未分化状态而不损失细胞活力，并保持稳定，即使长时间冷冻保存也是如此。SHED具有分化为不同细胞类型的能力，如成纤维细胞、上皮细胞、成牙本质细胞、脂肪细胞、神经元细胞等，这使其成为再生医学的一个有前途的细胞来源。此外，与其他潜在的牙源性干细胞来源相比，SHED引起的伦理和法律问题更少。
分泌组可以被描述为条件培养基（CM）与源自培养干细胞的EV级分的组合。分泌组包含不同的细胞因子和生长因子，具体取决于细胞来源。
先前的研究表明，SHED的分泌组含有多种细胞因子、旁分泌因子和生长因子。Konala等人先前的一项研究（2020）表明，SHED衍生的分泌体在减少瘢痕形成、血管生成、炎症、纤维化和免疫调节方面优于骨髓间充质干细胞（BM-MSC）。
此外，由于在细胞治疗中，SHED被认为是比BM-MSC和DPSC更潜在有用的干细胞来源，可以认为来源于SHED的分泌组含有更广泛的生物活性分子，能够增强组织再生和修复，因此被认为是再生医学和牙科中无细胞方法的合适候选来源。
来源于SHED的分泌组，在许多研究中称为SHED-CM，可以通过复杂的过程在体外和体内刺激不同细胞类型的各种生物活性。研究表明，SHED分泌组作为与组织再生相关的各种疾病和损伤的治疗剂具有巨大潜力，并已被证明在许多病理条件下，在增殖、细胞凋亡、血管生成、成骨、软骨形成、免疫调节中发挥重要作用。
大量证据表明，SHED分泌组具有显著的促进增殖和抑制细胞凋亡的能力。在围产期缺氧-缺血（HI）诱导的脑损伤小鼠模型中，SHED-CM显著减少了细胞凋亡和组织损失。在链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠模型中，SHED-CM已被证明可促进胰腺β细胞的增殖并增强胰岛素分泌。
Yamaguchi等人（2015）表明，在缺血性心脏病小鼠模型中，SHED-CM对细胞凋亡表现出显著的抑制作用。Matsushita等人（2017）发现SHED-CM分泌各种组织再生因子，这些因子在抗凋亡和肝细胞保护以及肝祖细胞增殖和分化中起作用。
研究表明，SHED分泌组通过其免疫调节和抗炎作用起治疗作用。Matsubara等人（2015）发现，在脊髓损伤大鼠模型中，SHED-CM表现出免疫调节和抗炎作用，促炎细胞因子水平降低和M2抗炎巨噬细胞诱导，从而使大鼠后肢运动功能显著恢复。Wakayama等人（2015）证明，在博来霉素诱导的小鼠急性肺损伤中，SHED-CM显著抑制TNF-α、IL-6、IL-1β和iNOS的mRNA表达，同时上调M2细胞标志物的表达。
其他研究发现，SHED分泌组在急性肝衰竭大鼠模型和缺血再灌注小鼠模型中都表现出强大的抗炎作用。在自身免疫性脑脊髓炎小鼠模型中，SHED-CM证明了其抑制促炎细胞因子水平、抑制炎症细胞浸润和减少脊髓脱髓鞘的能力。
血管生成在促进组织再生方面起着关键作用，SHED分泌组血管生成能力的研究已在各种病理条件下进行。Sugimura Wakayama等人（2015）在体外证明了SHED-CM促进HUVECs中管形成和诱导血管生成因子VEGF在施旺细胞中表达的能力。de Cara等人（2019）证明了SHED-CM在HUVECs中的血管生成作用，该研究还表明，在大鼠原位牙髓再生模型中，SHED-CM治疗30天可成功诱导根管内血管化结缔组织。
Kato等人（2020）发现，SHED-CM不仅促进了HUVECs的管形成，而且在伤口愈合和Boyden室测定中加速了HUVEC的迁移。SHED-CM还能够促进离体新生血管形成，Sprague-Dawley大鼠主动脉环新生血管的形成证明了这点。Hiraki等人的体内研究（2020）还提出，SHED衍生的分泌组中的细胞因子和生长因子是小鼠颅骨缺损模型中血管生成的主要因素。
研究报道，SHED分泌组在促进成骨和软骨形成中起着重要作用。Hiraki等人（2019）报道，SHED-CM在颅骨缺损模型的小鼠模型中增强了骨再生，成熟骨骼的形成增加，胶原纤维和骨骼的丰度增加，并明显优于未经治疗的小鼠。研究进一步表明，SHED-CM含有丰富浓度的骨代谢相关标志物，可能有助于骨再生。
Muhammad等人（2020）在体外研究了SHED-CM对骨关节炎软骨细胞（OA）的再生作用。SHED-CM中的生长因子，参与软骨细胞的生长、活力、增殖和保护。SHED-CM治疗不仅提高了细胞活力，而且增加了OA软骨细胞中细胞外关节软骨、聚集蛋白聚糖和2型胶原主要标志物的表达。此外，SHED-CM对OA诱导的炎症表现出调节作用。
Vu等人（2020）报道，SHED-CM治疗后，过氧化氢诱导的DPSC中成牙本质细胞/成骨相关标志物水平升高，矿物质沉积增强。
Sugimura Wakayama等人（2015）报道了SHED衍生分泌组中的各种细胞因子和生长因子在外周神经再生、刺激神经发生、血管生成和雪旺细胞迁移以及背根神经节神经元中的神经炎生长中发挥了相加或协同作用。在大鼠坐骨神经模型的体内研究中，还观察到神经和轴突的再生和恢复。
SHED衍生的分泌组在治疗神经退行性疾病方面也显示出益处。在围产期HI诱导的脑损伤小鼠模型中，SHED-CM治疗可显著提高存活率和神经功能。一项对大鼠永久性大脑中动脉闭塞的研究表明，SHED-CM促进内源性神经元祖细胞的迁移和分化，减少梗死体积，刺激血管生成，从而改善运动功能恢复。
在阿尔茨海默病小鼠模型的评估中，Mita等人（2015）表明，SHED-CM改善了认知功能并减轻了Aβ诱导的炎症，从而保护神经元免受Aβ毒性的影响。研究还发现，SHED-CM抑制了小鼠胚胎原代大脑神经元中谷氨酸诱导的神经元死亡。
在评估SHED分泌组治疗帕金森病（PD）的神经源性潜力时，Fujii等人（2015）报道，从SHED和多巴胺能神经元样SHED获得的CM能够保护神经元免受6-OHDA毒性影响，并在体外促进轴突生长。Chen等人（2020）发现，SHED-CM改善了鱼藤酮诱导的PD大鼠模型中的运动缺陷，并显著减轻了大脑中的神经炎症。
尽管SHED分泌组有许多潜在的好处，但仍有一些挑战需要解决。其中一个挑战是优化分泌组的生产和使用。目前，还没有标准化的方案来生产SHED分泌组，所使用的方法会显著影响所获得分泌组的质量和数量，需要进一步的研究来开发更有效和一致的方法来生产和使用SHED衍生的分泌组。
另一个挑战是需要更好地理解SHED分泌组特性背后的机制。虽然SHED分泌组的作用已经得到了广泛的研究，但这些作用的具体机制尚不完全清楚，需要进一步的研究来确定SHED分泌组如何发挥其免疫调节和再生作用，并优化其在治疗各种疾病和损伤中的应用。
SHED已经成为再生医学中越来越重要的工具。随着科学家们对SHED及其分泌组有了更好的了解，人们对其在治疗各种疾病和损伤方面的潜在应用越来越感兴趣。SHED衍生分泌组的免疫调节作用、促进组织再生和血管生成的能力，以及较低的肿瘤形成和免疫排斥风险，使其成为活细胞治疗的有希望的替代方案。然而，还需要进一步的研究来充分了解这些特性的潜在机制，并优化它们的生产和使用。随着研究和开发的深入，SHED分泌组有可能成为再生医学领域的宝贵工具。