利用经过处理的牙本质基质与牙囊干细胞构建生物牙根相关研究

Constructing biological root (bio-root) is hopeful to become a novel strategy for treating tooth loss using odontogenic inductive scaffold and odontogenic seeding cells. However, bio-root with occlusion function still is not constructed and the mechanism is unclear. Our group firstly realized the regeneration of dentin and bio-root using treated dentin matrix (TDM) and dental follicle cells （DFCs）,found Wnt pathway could effectively regulate the mineralization during constructing bio-root. But it need to be continually explored for the suitable dosage of intervention, the systemic strategies to construct bio-root and the occlusion function of bio-root in big animal.This study, based on our previous research, comparatively investigated odontogenic capacity of between TDM and other classic scaffold regenerating tooth tissues,odontogenic differentiation between DFCs and other odontogenic seeding cells, study on Wnt pathway regulating the odontogenic differentiation of DFCs under induction of TDM, effectively construct bio-root in big aninmals and analysize the occlusion function, which optimize the strategy of constructing bio-root.The significance lie in laying theoretical foundation for pre-clinical trials for bio-root and biotechnology, provide theoretical guidance for future clinical application of bio-root and meanwhile perfect the theory relative to tooth development.

利用成牙支架与牙源性种子细胞构建生物牙根有望成为修复牙缺失的新方法。目前尚未构建出具有生物活性及咬合功能的生物牙根，对构建生物牙根相关机理有待阐明。本项目组率先利用牙本质基质与牙囊细胞实现牙本质组织及生物牙根再生，同时发现Wnt通路可以对生物牙根构建过程中矿化进行有效调控。但对具体干预量及生物牙根构建策略系统性研究有待完善，对在大动物模型上进行具有咬合功能生物牙根构建有待进一步探讨。本项目拟在前期研究基础上，全面比较研究TDM与其他经典支架成牙诱导性以及牙囊细胞与其他牙源性种子细胞成牙分化能力，探讨Wnt通路对TDM诱导下牙囊细胞的分化调控，在大动物上构建生物牙根，进一步深入探索Wnt通路在生物牙根构建中可能存在调控机理，同时对生物牙根咬合功能进行分析，进而完善生物牙根构建策略。其意义在于为生物牙根临床前期实验奠定理论及生物技术基础，为临床应用提供理论指导，同时为牙根发育相关理论进行补充。

运用组织工程的策略进行生物牙根的构建有望成为修复牙缺失的新方法。研究证明经过处理的牙本质基质（TDM）能够发挥良好支架作用，同时对种子细胞有较强成牙诱导。在前期研究中，本项目组率先利用TDM与牙囊细胞（DFCs）实现牙本质组织及生物牙根再生，同时发现生物牙根构建中尚需进行矿化调控优化。然而，探索构建生物牙根的生物支架、种子细胞及二者有效结合模式，研究生物支架对种子细胞生物学特性影响，探寻生物牙根构建中的矿化调控以及生物牙根的咬合功能分析等问题仍有待解决。. 本项目将人、小型猪及猴牙经过脱细胞及梯度脱矿处理获得的TDM材料生物学性能研究发现，处理后的牙本质TDM生物支架材料具有良好的生物相容性，是用于组织工程生物牙根较好的支架材料，还能作为牙向诱导微环境，诱导间充质干细胞牙向分化。同时，研究了DFCs代替DPCs及PDLSCs的可行性，结果表明DFCs和DPCs均具有较强的增殖能力和多向分化能力，但是DFCs的增殖能力和多向分化能力比DPCs更强，在TDM材料诱导后二者均可以表达分化相关特异标志分子，在体内均形成了牙髓-牙本质和牙骨质-牙周膜样结构；而DFCs与PDLSCs具有高度同源性，均含有干细胞成分，DFCs具有更强的增殖活性及干细胞特性，在相同的诱导微环境下，DFCs较PDLSCs具有更佳的分化成牙的能力。本项目探讨了Wnt通路对TDM诱导下牙囊细胞的分化调控，发现在体内环境下Wnt通路参与HERS介导的DFCs的矿化分化作用，影响矿化组织的形成；GSK3β介导Wnt和TGF-β信号通路调控釉质发育。本项目利用组织工程学方法将TDM与牙囊细胞复合后植入小型猪牙槽窝内，观察到牙髓-牙本质样和牙骨质-牙周膜结构生成；利用同种异体M-TDM/M-DFCSs复合体在恒河猴颌骨内成功构建了生物牙根，检测了相关免疫学指标未发现明显的免疫排斥反应，利用修复学原理进行桩冠修复恢复了其正常的咬合功能。. 本项目的意义在于为生物牙根临床前期实验奠定理论及生物技术基础，为临床应用提供理论指导，同时为牙根发育相关理论进行补充。