应力调控牙髓干细胞分化中YAP/TAZ的响应机制研究

Teeth defect has been a serious repercussion not only on oral health but also on several systems such as digestive system and circulation system. Dental Pulp Stem Cells (DPSCs) are the most important seed cells in oral regenerative medicine. It has been reported that DPSCs constantly subject to the mechanical stress in physiological and pathological conditions. Mechanical stress could regulate the differentiation of DPSCs. YAP/TAZ which are the important effectors as mechanosensors and mechanotransducers. Whether YAP/TAZ involve in mechanical stress regulated differentiation of DPSCs is still unknown. Our hypothesis is that mechanical stress may regulate DPSCs differentiation through YAP/TAZ. In this project, we will stimulate DPSCs by three type of stress, stretch, compression and shear stress respectively, investigating the YAP/TAZ response such as expression, activity and cell localization of YAP/TAZ and comparing the role in mechanical stress regulated DPSCs odontogenesis. We will further study whether the cytoskeleton and tradition Hippo pathway involve in this process. Our investigation will expand our knowledge in mechanical strain regulated differentionation in DPSCs at cell biology and molecular biology level.

牙齿缺损极大影响中老年人口腔健康，并对多个系统或器官具有直接或间接损害。牙髓干细胞是口腔再生医学重要的种子细胞。有研究表明，口腔牙髓干细胞在生理、病理条件下受到各种应力刺激，应力能调节牙髓干细胞分化，但其分子机制尚未阐明。YAP/TAZ是细胞感知应力的重要感受分子与传导分子，但其是否对应力调节牙髓干细胞分化响应尚未见报道。由此本项目提出假设：应力可能通过YAP/TAZ途径调控牙髓干细胞成牙本质向分化。为验证这一假设，本项目拟对体外培养的人牙髓干细胞分别施加张应力、压应力以及剪切应力三种应力，研究应力作用下YAP/TAZ的响应即表达、活化、细胞定位与牙髓干细胞成牙本质向分化的关系。并深入研究其分子机制，如细胞骨架以及经典的Hippo通路在其中的作用，同时对比研究YAP/TAZ对不同应力响应机制的差别。本项目将从分子水平研究应力调节牙髓干细胞分化的机理，为临床口腔再生提供实验依据和理论基础。

口腔牙髓干细胞作为口腔组织再生重要的干细胞，在生理、病理条件下受到各种应力刺激，应力能调节牙髓干细胞分化，但其分子机制尚未阐明。本项目以YAP/TAZ为切入点，对体外培养的人牙髓干细胞分别施加剪切应力和张应力，研究应力作用下YAP/TAZ的响应即表达、活化、细胞定位与牙髓干细胞成牙本质向分化的关系。并深入研究了相关的分子机制。依托本项目，还在微排布对牙髓干细胞、牙周膜细胞通过YAP/TAZ信号通路对细胞生物学行为的调控进行了深入研究，进一步拓宽并深化了YAP/TAZ在口腔牙髓、牙周细胞中的作用及机制研究。项目主要完成了以下几部分的内容：（1）研究了流动切应力对人源牙髓干细胞（hDPSCs）、牙周膜细胞增殖分化的影响以及YAP/TAZ信号通路在其中的调节机制。（2）研究了单轴和等轴张应力对人源牙髓干细胞增殖分化的影响以及YAP/TAZ信号通路在其中的调节机制。（3）研究了不同细胞的长宽比对于牙髓干细胞分化的影响及YAP/TAZ在其中的调节机制。（4）研究了不同的细胞微排布对人牙周膜细胞干性维持的影响及YAP/TAZ在其中的调节机制。以上四部分工作按照计划书内容执行，同时依托本项目，对该研究方向进行了力学生物学的进一步拓宽，在力学生物学微尺度排布的方向进行了YAP/TAZ机制的研究。项目获得了较好的研究成果。发表Q1、Q2区SCI论文5篇，其中一篇被Q1区杂志选为封面论文发表。另外发表中文核心期刊4篇，会议论文4篇。申请国家发明专利1项并获得授权。邀请大会报告2次。通过本项目，将YAP/TAZ在口腔细胞中对细胞生物学行为的调节机制进行了深入的分析和挖掘。