牙齿再生:牙髓干细胞被寄予厚望
时间:2019-08-19
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近年,随着再生医学的日渐成熟,各类干细胞逐渐被应用在牙组织再生的研究中,研究学者们期望再生具有生物活性的组织工程牙齿,用以解决牙齿缺失这一人类最为常见的器官缺失。
牙源干细胞是来源于牙齿的一类间充质干细胞,不仅可分化为成牙细胞,而且还可分化为神经细胞、成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞等;牙源干细胞根据来源部位的不同又可分为牙髓干细胞、牙周膜干细胞、根尖乳头干细胞和脱落乳牙牙髓干细胞等;多能性、高增殖率和易获得性使牙髓干细胞成为间充质干细胞中最受青睐的一员,利用牙髓干细胞再生牙组织,逐渐成为再生医疗界的研究新宠。
在正常人体内,牙体受损或外界因素作用下,牙齿内未分化的外胚间充质细胞会分化为成牙本质细胞样细胞,并分泌形成修复性牙本质,这就是牙髓干细胞。牙髓干细胞是牙髓组织中处于较早发育阶段的细胞群体,通过对称和不对称两种分裂方式进行自我复制,产生牙髓组织中不同发育阶段和不同分化方向的细胞,最终生成具有一定细胞数目和多种细胞类型的牙髓组织。
很多研究已经证明牙髓干细胞在体内外都能产生牙体组织,如:牙本质,牙髓和牙冠样结构。四川大学口腔疾病研究国家重点实验室邵美瑛等人曾经以牙髓干细胞为种子细胞,以处理过的牙本质磨片作为支架构建牙髓干细胞成牙本质样细胞的分化模型,以评价该体系中干细胞定向分化的有效性。下图为牙髓干细胞在牙本质磨片支架中生长分化状态的扫描电镜图,图中箭头显示细胞突起进入牙本质小管后形成成牙本质细胞样细胞(细胞呈长柱状或较圆钝)的过程,证明牙本质磨片可以促进牙髓干细胞向成牙本质样细胞分化。
Alsanea
等在一个模拟的穿孔模型中使用牙髓干细胞、DMP1 和胶原支架的组合。DMP1 的存在促进胶原支架上的牙髓干细胞分化为成牙本质样细胞,这些成牙本质细胞能够形成富含细胞血管的基质,这对成牙过程中形成血运功能具有重要意义;Iohara 等人提出同一个体的牙髓、骨髓、脂肪三种来源的干细胞细胞,分离出这三种细胞的侧群细胞注射进猪牙根碎片然后移植到免疫低下的小鼠体内,结果移植后均可观察到牙髓样组织,而来自牙髓的侧群细胞形成的再生组织总体积显著、血管和神经密度都较其它两种高,充分说明牙髓干细胞成形牙组织的有效性和高效性。
牙齿再生中,矿化牙齿和牙根再生是必须的。虽然牙冠部分相对较易仿制,现在补牙技术也能轻易做到,但牙根不易替代,而如何实现牙周组织形态与功能的重建也是牙再生面临的关键科学问题。再生具有生物活性的组织工程牙齿以替代人工种植体才是研究的终极目标。利用牙髓干细胞进行牙齿再生有着现实的可行性,相信不久的将来,这个设想就可以变为现实。