Стволовые клетки пульпы зуба ( DPSC ) — это стволовые клетки , присутствующие в пульпе зуба , которая является мягкой живой тканью внутри зубов . DPSC можно собрать из пульпы зуба неинвазивным способом. Это можно сделать у взрослого человека после простого удаления или у молодого человека после хирургического удаления зубов мудрости. [1] Они плюрипотентны , так как могут образовывать in vitro структуры, подобные эмбриональным тельцам (EB), и структуры, подобные тератомам , которые содержат ткани, полученные из всех трех эмбриональных зародышевых слоев, при инъекции голым мышам. [2] DPSC могут дифференцироваться in vitro в ткани, имеющие характеристики, схожие со слоями мезодермы , энтодермы и эктодермы . [2] Они могут дифференцироваться во многие типы клеток, такие как одонтобласты, нейральные предшественники, остеобласты, хондроциты и адипоциты. Было обнаружено, что DPSC способны дифференцироваться в адипоциты и нейральные клетки. [3] Дифференциация DPSC в остеогенные линии усиливается в условиях 3D и гипоксии. [4] Эти клетки можно получить из постнатальных зубов, зубов мудрости и молочных зубов , что дает исследователям неинвазивный метод извлечения стволовых клеток. [5] Однако различные популяции клеток различаются по некоторым аспектам скорости роста в культуре, экспрессии генов-маркеров и дифференцировке клеток, хотя степень, в которой эти различия могут быть отнесены к ткани происхождения, функции или условиям культивирования, остается неясной. [6] В результате DPSC считаются чрезвычайно перспективным источником клеток, используемых в эндогенной тканевой инженерии. [7]
Исследования показали, что скорость пролиферации DPSC на 30% выше, чем у других стволовых клеток, таких как стромальные стволовые клетки костного мозга (BMSSC). [8] Эти характеристики DPSC в основном обусловлены тем, что они демонстрируют повышенное количество молекул клеточного цикла, одной из которых является циклинзависимая киназа 6 (CDK6), присутствующая в ткани пульпы зуба. [8] Кроме того, DPSC продемонстрировали более низкую иммуногенность, чем MSC. [9]
Атари и др. разработали протокол для изоляции и идентификации субпопуляций плюрипотентно-подобных стволовых клеток зубной пульпы (DPPPSC). Эти клетки — SSEA4+, OCT3/4+, NANOG+, SOX2+, LIN28+, CD13+, CD105+, CD34-, CD45-, CD90+, CD29+, CD73+, STRO1+ и CD146-, и они показывают генетическую стабильность in vitro на основе геномного анализа с недавно описанной техникой CGH. [2]
Роль в регенеративной стоматологии
Человеческий рот уязвим к краниофациальным дефектам, микробным атакам и травматическим повреждениям. [10] Хотя доклиническая и клиническая частичная регенерация зубных тканей показала успех, создание целого зуба из DPSC пока невозможно. [10]
Дистракционный остеогенез
Дистракционный остеогенез (ДО) — это метод регенерации костей, обычно используемый при хирургическом восстановлении крупных краниофациальных дефектов. [7] Область, в которой присутствует дефект, намеренно ломается во время операции, ей дают ненадолго зажить, а затем сегменты кости постепенно разделяются до тех пор, пока область не заживет удовлетворительно. Исследование, проведенное в 2018 году Сонгом и соавторами, показало, что DPSC, трансфицированные сиртуином-1 (SIRT1) у кроликов, были более эффективны в содействии формированию костей во время ДО. [7] SIRT1 напрямую регулировал МСК в остеобласты, что затем показывает накопление значительно более высоких уровней кальция после остеогенной дифференцировки in vitro, что предполагает потенциальную роль DPSC в повышении эффективности ДО. [7]
Кальцинированный зубной порошок
Кальцинированный зубной порошок (CTP) получают путем сжигания удаленных зубов, разрушая потенциально вызывающий инфекцию материал внутри зуба, в результате чего образуется зубной пепел [11] . Было показано, что зубной пепел способствует восстановлению костей. [12] Хотя недавние исследования показали, что кальцинированный зубной порошок-культуральная среда (CTP-CM) не влияет на пролиферацию, они показали, что CTP-CM значительно повышает уровни остео/одонтогенных маркеров в DPSC. [11]
Стволовые клетки из выпавших молочных зубов человека
Стволовые клетки из человеческих отслоившихся молочных зубов (SHED) похожи на DPSC в том смысле, что они обе получены из зубной пульпы, но SHED получены из молочных зубов, тогда как DPSC получены из взрослых зубов. SHED представляют собой популяцию мультипотентных стволовых клеток, которые легко собирать, поскольку молочные зубы либо выпадают естественным образом, либо физически удаляются, чтобы способствовать правильному росту постоянных зубов . [13] [14] Эти клетки могут дифференцироваться в остеоциты , адипоциты , одонтобласты и хондроциты in vitro . [14] Недавние исследования показали улучшенные пролиферативные возможности SHED по сравнению со стволовыми клетками зубной пульпы. [14]
Потенциальное терапевтическое использование SHED
Исследования показали, что под влиянием окислительного стресса SHED (OST-SHED) демонстрирует повышенный уровень нейронной защиты. [15] Свойства этих клеток, продемонстрированные в этом исследовании, предполагают, что OST-SHED потенциально может предотвращать повреждение мозга, вызванное окислительным стрессом, и может помочь в разработке терапевтических инструментов для нейродегенеративных расстройств. [15] После инъекции SHED крысам Goto-Kakizaki сахарный диабет II типа (СД2) улучшился, что предполагает потенциал SHED в терапии СД2. [16]
Недавние исследования также показали, что введение SHED мышам улучшило иммунный дисбаланс Т-клеток при аллергическом рините (АР), что предполагает потенциал клеток в будущих методах лечения АР. [17] После введения SHED у мышей наблюдалось уменьшение назальных симптомов и уменьшение воспалительной инфильтрации. [17] Было обнаружено, что SHED подавляют пролиферацию Т-лимфоцитов, повышают уровень противовоспалительного цитокина IL-10 и снижают уровень провоспалительного цитокина IL-4 . [17]
Кроме того, SHED может потенциально лечить цирроз печени . [18] В исследовании, проведенном Ёкоямой и соавторами (2019), SHED были дифференцированы в звездчатые клетки печени. [18] Они обнаружили, что при трансплантации печеночных клеток, полученных из SHED, в печень крыс, фиброз печени прекращался, что позволяло заживлять структуру печени. [18]
История
- В 2000 году в пульпе постоянных третьих моляров человека была обнаружена популяция одонтогенных прогениторных клеток с высокой способностью к самообновлению и пролиферативной способностью. [19]
- 2005 NIH объявляет об открытии DPSCs доктором Ириной Керкис [20]
- 2006 IDPSC Kerkis сообщил об открытии незрелых стволовых клеток пульпы зуба (IDPSC) [21] , плюрипотентной субпопуляции DPSC с использованием культуры органов пульпы зуба.
- 2007 DPSC начинает первые исследования на животных по регенерации костей. [22] [23]
- 2007 DPSC начинает первые исследования на животных для конечного использования в стоматологии. [24] [25]
- 2008 DPSC начинает первые исследования на животных для сердечной терапии. [26]
- 2008 г. IDPSC начал первое исследование на животных для терапии мышечной дистрофии. [27]
- 2008 DPSC начинает первые исследования на животных с целью регенерации мозговой ткани. [28] [ проверка не удалась ]
- 2008 DPSC 1-е расширенное исследование животных по костной пластике объявлено. Реконструкция больших дефектов черепных костей у крыс. [29]
- 2010 IDPSC, первое испытание на людях по замене роговицы
[30]
Ссылки
- ^ Хуан, ГТ; Гронтос, С.; Ши, С. (2009). «Мезенхимальные стволовые клетки, полученные из тканей зубов, по сравнению с клетками из других источников». Журнал стоматологических исследований . 88 (9): 792–806. doi :10.1177/0022034509340867. PMC 2830488. PMID 19767575 .
- ^ abc Atari, М.; Хиль-Ресио, К.; Фабрегат, М.; Гарсиа-Фернандес, Д.; Барахас, М.; Карраско, Массачусетс; Юнг, Х.С.; Альфаро, Ф.Х.; Казальс, Н.; Проспер, Ф.; Феррес-Падро, Э.; Гинер, Л. (2012). «Пульпа третьего моляра: новый источник плюрипотентных стволовых клеток». Журнал клеточной науки . 125 (Часть 14): 3343–56. дои : 10.1242/jcs.096537 . ПМИД 22467856.
- ^ Gronthos, S.; Brahim, J.; Li, W.; Fisher, LW; Cherman, N.; Boyde, A.; Denbesten, P.; Robey, PG; Shi, S. (2002). «Свойства стволовых клеток пульпы зуба человека». Journal of Dental Research . 81 (8): 531–5. doi :10.1177/154405910208100806. PMID 12147742. S2CID 8921170.
- ^ Labedz-Maslowska, A.; Bryniarska, N.; Kubiak, A.; Kaczmarzyk, T.; Sekula-Stryjewska, M.; Noga, S.; Boruczkowski, D.; Madeja, Z.; Zuba-Surma, E. (2020). "Потенциал многолинейной дифференцировки стволовых клеток пульпы зубов человека — влияние трехмерной и гипоксической среды на остеогенез in vitro". Int J Mol Sci . 21 (17): 6172. doi : 10.3390/ijms21176172 . PMC 7504399. PMID 32859105 .
- ^ Морсчек, К.; Райхерт, ТЕ (2018). «Стоматологические стволовые клетки в регенерации и восстановлении зубов в будущем». Экспертное мнение о биологической терапии . 18 (2): 187–196. doi :10.1080/14712598.2018.1402004. PMID 29110535. S2CID 41147569.
- ^ Volponi, AA (2010). «Биологическое восстановление и регенерация зубов на основе стволовых клеток». Trends in Cell Biology . 20 (12): 715–722. doi :10.1016/j.tcb.2010.09.012. PMC 3000521. PMID 21035344 .
- ^ abcd Song, D.; Xu, P.; Liu, S.; Wu, S. (2019). «Стволовые клетки пульпы зуба, экспрессирующие SIRT1, улучшают формирование новой кости во время дистракционного остеогенеза». American Journal of Translational Research . 11 (2): 832–843. PMC 6413255. PMID 30899383.
- ^ ab Shi, S.; Robey, PG; Gronthos, S. (2001). «Сравнение человеческих зубных пульп и стромальных стволовых клеток костного мозга с помощью анализа микроматриц кДНК». Bone . 29 (6): 532–9. doi :10.1016/S8756-3282(01)00612-3. PMID 11728923.
- ^ Ching, HS; Luddin, N.; Rahman, IA; Ponnuraj, KT (2017). «Экспрессия одонтогенных и остеогенных маркеров в DPSCS и SHED: обзор». Current Stem Cell Research & Therapy . 12 (1): 71–79. doi :10.2174/1574888X11666160815095733. PMID 27527527.
- ^ ab Amrollahi, P.; Shah, B.; Seifi, A.; Tayebi, L. (2016). «Последние достижения в регенеративной стоматологии: обзор». Materials Science and Engineering: C. 69 : 1383–90. doi : 10.1016/j.msec.2016.08.045 . PMID 27612840.
- ^ ab Wu, J.; Li, N.; Fan, Y.; Wang, Y.; Gu, Y.; Li, Z.; Pan, Y.; Romila, G.; Zhou, Z.; Yu, J. (2019). «Кондиционированная среда кальцинированного зубного порошка способствует остеогенной и одонтогенной дифференцировке стволовых клеток пульпы зубов человека через сигнальные пути MAPK». Stem Cells International . 2019 : 4793518. doi : 10.1155/2019/4793518 . PMC 6444228. PMID 31015840.
- ^ Morsczeck, C.; Götz, W.; Schierholz, J.; Zeilhofer, F.; Kühn, U.; Möhl, C.; Sippel, C.; Hoffmann, KH (2005). «Выделение клеток-предшественников (PCS) из человеческого зубного фолликула зубов мудрости». Matrix Biology . 24 (2): 155–65. doi :10.1016/j.matbio.2004.12.004. PMID 15890265.
- ^ Ли, Y.; Ян, YY; Рен, JL; Сюй, F.; Чен, FM; Ли, A. (2017). «Экзосомы, секретируемые стволовыми клетками из человеческих выпавших молочных зубов, способствуют функциональному восстановлению после травматического повреждения мозга путем смещения поляризации микроглии M1/M2 у крыс». Stem Cell Research & Therapy . 8 (1): 198. doi : 10.1186/s13287-017-0648-5 . PMC 5622448 . PMID 28962585.
- ^ abc Яо, С.; Тан, Л.; Чэнь, Х.; Хуан, Х.; Чжао, В.; Ван, И. (2019). «Потенциальный инструмент исследования стволовых клеток из человеческих выпавших молочных зубов: лентивирусная иммортализация Bmi-1 с маркером EGFP». Stem Cells International . 2019 : 3526409. doi : 10.1155/2019/3526409 . PMC 6431526. PMID 30984268 .
- ^ ab Xiao, L.; Saiki, C.; Okamura, H. (2019). «Устойчивые к окислительному стрессу стволовые клетки из человеческих выпавших молочных зубов уменьшают вызванное перекисью водорода повреждение в органотипических культурах срезов мозга взрослых мышей». International Journal of Molecular Sciences . 20 (8): 1858. doi : 10.3390/ijms20081858 . PMC 6514841 . PMID 30991705.
- ^ Рао, Н.; Ван, Х.; Чжай, И.; Ли, Дж.; Се, Дж.; Чжао, И.; Ге, Л. (2019). «Стволовые клетки из человеческих выпавших молочных зубов улучшают течение сахарного диабета II типа у крыс Гото-Какизаки». Диабетология и метаболический синдром . 11 : 22. doi : 10.1186/s13098-019-0417-y . PMC 6394089. PMID 30858895 .
- ^ abc Dai, YY; Ni, SY; Ma, K.; Ma, YS; Wang, ZS; Zhao, XL (2019). «Стволовые клетки из человеческих отслоившихся молочных зубов корректируют иммунный дисбаланс аллергического ринита с помощью Treg-клеток in vivo и in vitro». Stem Cell Research & Therapy . 10 (1): 39. doi : 10.1186/s13287-019-1134-z . PMC 6341645. PMID 30670101 .
- ^ abc Yokoyama, T.; Yagi Mendoza, H.; Tanaka, T.; Ii, H.; Takano, R.; Yaegaki, K.; Ishikawa, H. (2019). «Регулирование цирроза печени, вызванного CCL4, гепатодифференцированными стволовыми клетками пульпы зуба человека» (PDF) . Human Cell . 32 (2): 125–140. doi :10.1007/s13577-018-00234-0. PMID 30637566. S2CID 58005147.
- ^ Mantesso, A.; Sharpe, P. (2009). «Стоматологические стволовые клетки для регенерации и восстановления зубов». Мнение эксперта по биологической терапии . 9 (9): 1143–54. doi :10.1517/14712590903103795. PMID 19653863. S2CID 10622446.
- ^ Миура, М.; Гронтос, С.; Чжао, М.; Лу, Б.; Фишер, Л. В.; Роби, ПГ; Ши, С. (2003). «SHED: Стволовые клетки из человеческих выпавших молочных зубов». Труды Национальной академии наук . 100 (10): 5807–12. Bibcode : 2003PNAS..100.5807M. doi : 10.1073/pnas.0937635100 . JSTOR 3147498. PMC 156282. PMID 12716973 .
- ^ Керкис, Ирина; Керкис, Александр; Дозорцев, Дмитрий; Штукарт-Парсонс, Гаэль Шопен; Гомес Массирони, Сильвия Мария; Перейра, Лигия В.; Каплан, Арнольд И.; Черрути, Умберто Ф. (2006). «Выделение и характеристика популяции незрелых стволовых клеток пульпы зуба, экспрессирующих OCT-4 и другие маркеры эмбриональных стволовых клеток». Клетки Ткани Органы . 184 (3–4): 105–16. doi :10.1159/000099617. PMID 17409736. S2CID 32406588.
- ^ Грациано, Антонио; д'Акино, Риккардо; Анджелис, Мария Габриэлла Куселла-Де; Де Франческо, Франческо; Джордано, Антонио; Лаино, Грегорио; Пьяттелли, Адриано; Трайни, Тонино; Де Роза, Альфредо; Папаччо, Джанпаоло (2008). «Геометрия поверхности каркаса существенно влияет на инженерию костной ткани стволовых клеток человека». Журнал клеточной физиологии . 214 (1): 166–72. дои : 10.1002/jcp.21175. PMID 17565721. S2CID 43642451.
- ^ D'aquino, Riccardo; Papaccio, Gianpaolo; Laino, Gregorio; Graziano, Antonio (2008). «Стволовые клетки пульпы зуба: перспективный инструмент для регенерации костей». Stem Cell Reviews . 4 (1): 21–6. doi :10.1007/s12015-008-9013-5. PMID 18300003. S2CID 14784845.
- ^ Onyekwelu, O; Seppala, M; Zoupa, M; Cobourne, MT (2007). «Развитие зубов: 2. Регенерация зубов в лаборатории». Dental Update . 34 (1): 20–2, 25–6, 29. doi :10.12968/denu.2007.34.1.20. PMID 17348555.
- ^ Кордейро, Мабель М.; Донг, Чжихонг; Канеко, Томоацу; Чжан, Чжаочэн; Миядзава, Марта; Ши, Сонгтао; Смит, Энтони Дж.; Нор, Жак Э. (2008). «Инженерия тканей пульпы зуба со стволовыми клетками из отслоившихся молочных зубов». Журнал эндодонтии . 34 (8): 962–9. doi :10.1016/j.joen.2008.04.009. PMID 18634928.
- ^ Гандия, Каролина; Арминьян, Ана; Гарсиа-Вердуго, Хосе Мануэль; Лледо, Элиза; Руис, Ампаро; Миньяна, М. Долорес; Санчес-Торрихос, Хорхе; Пайя, Рафаэль; Мирабет, Висенте; Карбонелл-Уберос, Франциско; Лоп, Мауро; Монтеро, Хосе Анастасио; Сепульведа, Пилар (2008). «Стволовые клетки зубной пульпы человека улучшают функцию левого желудочка, индуцируют ангиогенез и уменьшают размер инфаркта у крыс с острым инфарктом миокарда». Стволовые клетки . 26 (3): 638–45. doi : 10.1634/stemcells.2007-0484 . PMID 18079433. S2CID 9594271.
- ^ Керкис, Ирина; Амбросио, Карлос Э; Керкис, Александре; Мартинс, Даниэле С; Зуккони, Эдер; Фонсека, Симоне АС; Кабрал, Роза М; Марандуба, Карлос МК; Гайад, Таис П; Морини, Адриана К; Виейра, Натассиа М; Бролио, Марина П; Сант'Анна, Освальдо А; Миглино, Мария А; Зац, Маяна (2008). «Ранняя трансплантация человеческих незрелых стволовых клеток пульпы молочных зубов собакам породы золотистый ретривер с мышечной дистрофией (GRMD): локальная или системная?». Журнал трансляционной медицины . 6 : 35. doi : 10.1186/1479-5876-6-35 . PMC 2529267. PMID 18598348 .
- ^ Носрат, И; Виденфалк, Дж; Олсон, Л; Носрат, КА (2001). «Клетки зубной пульпы вырабатывают нейротрофические факторы, взаимодействуют с нейронами тройничного нерва in vitro и спасают мотонейроны после травмы спинного мозга». Developmental Biology . 238 (1): 120–32. doi : 10.1006/dbio.2001.0400 . PMID 11783998.
- ^ де Мендонса Коста, Андре; Буэно, Даниэла Ф.; Мартинс, Марилия Т.; Керкис, Ирина; Керкис, Александр; Фанганьелло, Роберто Д.; Черрути, Умберто; Алонсо, Нивальдо; Пассос-Буэно, Мария Рита (2008). «Реконструкция крупных дефектов черепа в экспериментальном дизайне без иммуносупрессии с использованием стволовых клеток зубной пульпы человека». Журнал черепно-лицевой хирургии . 19 (1): 204–10. doi : 10.1097/scs.0b013e31815c8a54. PMID 18216690. S2CID 23340729.
- ^ Вишвакарма, Аджайкумар (2014-11-13). Биология стволовых клеток и тканевая инженерия в стоматологических науках. Elsevier. ISBN 978-0-12-397157-9.
Дальнейшее чтение
- Атари, М.; Джил-Ресио, К.; Фабрегат, М.; Гарсия-Фернандес, Д.; Барахас, М.; Карраско, МА; Юнг, Х.-С.; Альфаро, Ф.Х.; Касальс, Н.; Проспер, Ф.; Феррес-Падро, Э.; Гинер, Л. (2012). «Пульпа третьего моляра: новый источник стволовых клеток, подобных плюрипотентным». Журнал клеточной науки . 125 (ч. 14): 3343–56. doi : 10.1242/jcs.096537 . PMID 22467856.