微环境调控对外胚间充质干细胞成牙双向分化机制研究

利用干细胞构建组织工程化牙齿是近年来口腔医学领域的研究热点，外胚间充质干细胞是目前已知牙源性干细胞的共同前体细胞，细胞的生物学特性和成牙信号分子环境是牙齿发育与再生的核心与关键，并贯穿于牙齿形成的全过程，是研究牙组织工程最具潜力的种子细胞，但目前对细胞的具体成牙分化及关键蛋白调控途径尚不明确。基于前期研究基础，本课题从牙组织工程的两大基本要素-种子细胞和成牙分化调控入手，将分析外胚间充质干细胞的成牙潜能作为研究牙齿再生重建的突破口。课题拟通过体外生长因子诱导、细胞诱导等途径阐明外胚间充质干细胞向成牙本质细胞和成牙骨质细胞的双向分化途径，通过细胞重聚技术模拟牙齿发育微环境并构建组织工程化牙齿，分析干细胞的成牙形态发生，并在此基础上初步探讨细胞成牙分化的信号分子调控机制。本课题为进一步开展牙组织工程与再生研究提供新原理和新方法，为全面深入研究组织工程化牙齿及牙再生机制提供理论和技术平台。

外胚间充质干细胞（EMSCs）起源于神经嵴干细胞，是目前已知牙源性干细胞的共同前体细胞，本课题取得的进展或成果如下：.1、分析并完善了EMSCs的干细胞特性，明确了EMSCs在组织发育尤其是牙齿发育中的衍生及分化。通过免疫荧光及组织定位分析P75NTR作为EMSCs分选中的重要分子标记物的优势，完善了P75NTR-EMSCs的流式筛选和初步鉴定。在间充质来源干细胞表面特异性分子表达的基础上进行系统PCR分析，证实了经连续传代后p75NTR的稳定表达。检测并鉴定了EMSCs胞的体外多向分化潜能，其中对成肌分化和成神经分化并最终应用于组织重建进行比较研究。.2、分析了微环境对EMSCs成牙双向分化潜能的影响。采用牙囊细胞条件培养液进行成牙骨质诱导，与脂肪干细胞比较研究了在成牙骨质细胞分化中的调控差异；采用大鼠切牙上皮细胞系（HAT-7）条件培养液进行成牙本质诱导，从细胞超微结构、分泌功能、蛋白调控证实体外诱导微环境下p75NTR-EMSCs的牙向分化优势。分析了细胞重聚技术对成牙分化的促进作用，采用细胞基质3D培养技术，利用牙源性表皮干细胞与EMSCs重组证实成牙关键蛋白表达差异。采用肾被膜移植技术证实了牙源性上皮的诱导下p75NTR-EMSCs的成牙潜能。. 本课题研究了EMSCs相关表型特征、成牙双向分化能力和分化特性，进一步阐明在牙发育早期EMSCs参与了上皮-间充质相互作用，本研究为构建较为系统的牙发育与再生相关基本科学理论体系提供了线索和依据，也为进一步开展牙组织工程与再生研究提供新原理和新方法。在此研究基础上，课题组已发表相关SCI研究论文4篇，总影响因子为8.19；申请国家发明专利1项；培养硕士研究生2名，博士研究生2名。