小鼠诱导性多潜能干细胞的定向诱导分化及其在牙再生研究中的应用

来源于口腔颊黏膜和牙龈组织的诱导性多潜能干细胞（iPS细胞）应用于牙再生研究既可满足细胞多向分化潜能的要求，又具有应用可行性，是一种较为理想的牙再生种子细胞。如果能成功诱导该iPS细胞定向分化为牙源性上皮细胞和间充质细胞，则有望解决牙再生中种子细胞的来源问题。因此，本研究采用慢病毒载体介导将Oct4、Sox2、c-Myc 和Klf4 4种转录因子导入小鼠口腔颊黏膜成纤维细胞和牙龈成纤维细胞，获得iPS细胞。采用重组技术，建立体外培养模型，并利用牙源性上皮或间充质组织、成牙信号因子等构建成牙微环境，诱导iPS细胞向牙源性上皮细胞和间充质细胞分化。将成功形成牙胚的重组体进行小鼠下颌磨牙拔牙窝内移植，观察不同时期植入体的结构变化，有无牙胚组织的发育。本研究拟为利用iPS细胞作为种子细胞，进行定向诱导分化，为牙齿再生研究提供科学的试验依据。

诱导性多潜能干细胞（iPS细胞）是一种较为理想的再生种子细胞。本课题将来源于颊粘膜的iPS细胞作为种子细胞，诱导其定向分化，为牙齿再生研究提供试验依据。经过4年的努力和辛勤的工作，成功诱导小鼠口腔颊粘膜成纤维细胞重编程形成具有胚胎干细胞样的形态及生长特性，表达ES标志基因，Oct4和Nanog基因启动子区域呈低甲基化状态，可在体外增殖并保持多潜能性，体内移植形成畸胎瘤并可形成嵌合体的iPS细胞。该株细胞可被矿化诱导形成矿化结节；可被成脂诱导，胞浆内脂滴形成；可被成软骨培养基诱导，形成软骨样细胞；可向神经细胞方向诱导，形成神经嵴样细胞，表达相关蛋白标志物。但成上皮诱导分化，未见典型上皮样细胞形成。BMP2诱导iPS细胞与支架复合体在裸鼠体内成骨的同时，形成了畸胎瘤。iPS细胞与小鼠胚胎（E10.5）第一腮弓上皮组织或小鼠胚胎（E13.5）牙胚间充质组织的重组试验，未能形成牙胚样结构，而形成了畸胎瘤。来源于iPS细胞的NC细胞与小鼠胚胎（E10.5）第一腮弓上皮组织的重组试验亦未能形成牙胚样结构，但在较短时间（3周）就形成了大量骨样组织，且不成瘤，提示NC细胞可作为骨再生的种子细胞。