Стволовые клетки пульпы зуба - Dental pulp stem cells

Стволовые клетки пульпы зуба (DPSC) находятся стволовые клетки присутствует в пульпа зуба, которая является мягкой жизнью ткань в зубы. Они есть плюрипотентный, поскольку они могут образовывать эмбриоидное тело -подобные структуры (БП) in vitro и тератома -подобные структуры, содержащие ткани, полученные из всех трех эмбриональных ростковые отростки при введении голым мышам.[1] DPSC могут различать in vitro в ткани, которые имеют характеристики, аналогичные мезодерма, энтодерма и эктодерма слои.[1] Было обнаружено, что DPSC могут дифференцироваться на адипоциты и нейроподобные клетки.[2] Эти клетки можно получить из послеродовых зубов, зубов мудрости и молочные зубы, предоставляя исследователям неинвазивный метод извлечения стволовых клеток.[3] В результате DPSC считались чрезвычайно многообещающим источником клеток, используемых в эндогенной тканевой инженерии.[4]

Исследования показали, что скорость пролиферации DPSC на 30% выше, чем у других стволовых клеток, таких как стромальные стволовые клетки костного мозга (BMSSC).[5] Эти характеристики DPSC в основном связаны с тем фактом, что они содержат повышенное количество молекул, циклирующих клеточный цикл, одна из которых циклин-зависимая киназа 6 (CDK6), присутствующий в тканях пульпы зуба.[5] Кроме того, DPSC показали более низкую иммуногенность, чем MSC.[6]

Atari et al. Разработали протокол для выделения и идентификации субпопуляций плюрипотент-подобных стволовых клеток пульпы зуба (DPPSC). Этими клетками являются SSEA4 +, OCT3 / 4 +, NANOG +, SOX2 +, LIN28 +, CD13 +, CD105 +, CD34-, CD45-, CD90 +, CD29 +, CD73 +, STRO1 + и CD146-, и они демонстрируют генетическую стабильность in vitro на основе геномного анализа с недавно описанная техника CGH.[1]

Роль в восстановительной стоматологии

Рот человека уязвим для черепно-лицевых дефектов, микробных атак и травматических повреждений.[7] Хотя доклиническая и клиническая частичная регенерация тканей зуба показала успех, создание целого зуба из DPSC пока невозможно.[7]

Дистракционный остеогенез

Дистракционный остеогенез (DO) - это метод регенерации кости, обычно используемый при хирургическом лечении крупных черепно-лицевых дефектов.[4] Область, в которой присутствует дефект, намеренно ломается во время операции, дает возможность на короткое время зажить, а затем сегменты кости постепенно отделяются до тех пор, пока область не заживет удовлетворительно. Исследование, проведенное в 2018 году Song et al. обнаружили, что DPSC трансфицировались Сиртуин-1 (SIRT1) у кроликов были более эффективны в стимулировании образования костей во время DO.[4] SIRT1-модифицированные DPSC накапливают значительно более высокие уровни кальция после остеогенной дифференцировки in vitro, предполагая потенциальную роль DPSCs в повышении эффективности DO.[4]

Кальцинированный зубной порошок

Кальциевый зубной порошок (CTP) получают путем сжигания удаленных зубов, уничтожая потенциально вызывающий инфекцию материал внутри зуба, в результате чего образуется зубной пепел. [8] Было показано, что зола способствует восстановлению костей.[9] Хотя недавние исследования показали, что питательная среда для культивирования зубного порошка (CTP-CM) не влияет на пролиферацию, они показали, что CTP-CM значительно повышает уровни остео / одонтогенных маркеров в DPSC.[8]

Стволовые клетки слущенных временных зубов человека

Стволовые клетки слущенных молочных зубов человека (SHED) похожи на DPSC в том смысле, что оба они происходят из пульпы зуба, но SHED происходят из молочных зубов, тогда как DPSC происходят из взрослых зубов. SHED - это популяция мультипотентных стволовых клеток, которые легко собирать, так как молочные зубы либо теряют естественным путем, либо удаляются физически, чтобы способствовать правильному росту постоянные зубы.[10][11] Эти клетки могут дифференцироваться в остеоциты, адипоциты, одонтобласт, и хондроциты in vitro.[11] Недавние исследования показали повышенные пролиферативные возможности SHED по сравнению со стволовыми клетками пульпы зуба.[11]

Возможное терапевтическое использование SHED

Исследования показали, что под влиянием окислительный стресс, SHED (OST-SHED) продемонстрировал повышенный уровень нейрональной защиты.[12] Свойства этих клеток, продемонстрированные в этом исследовании, позволяют предположить, что OST-SHED потенциально может предотвратить повреждение мозга, вызванное окислительным стрессом, и может помочь в разработке терапевтических инструментов для нейродегенеративных расстройств.[12] После инъекции SHED крысам Goto-Kakizaki сахарный диабет 2 типа (СД2) уменьшился, что указывает на потенциал для лечения СД2 в терапии СД2.[13]

Недавние исследования также показали, что введение SHED у мышей улучшало Т-клетка иммунный дисбаланс при аллергическом рините (АР), предполагающий потенциал клеток в будущем лечении АР.[14] После введения SHED у мышей уменьшились назальные симптомы и уменьшилась воспалительная инфильтрация.[14] Было обнаружено, что SHED ингибируют пролиферацию Т-лимфоцитов, повышают уровень противовоспалительного цитокина, Ил-10, и снизить уровень провоспалительных цитокинов, Ил-4.[14]

Кроме того, SHED потенциально может лечить печень. цирроз.[15] В исследовании, проведенном Yokoyama et al. (2019), SHED были разделены на звездчатые клетки печени.[15] Они обнаружили, что когда печеночные клетки, полученные из SHED, были трансплантированы в печень крыс, фиброз печени прекратился, что позволило заживить структуру печени.[15]

История

  • В 2000 году в пульпе зуба постоянных третьих моляров человека была идентифицирована популяция одонтогенных клеток-предшественников с высокой способностью к самообновлению и пролиферации.[16]
  • 2005 NIH объявляет об открытии DPSC доктором Ириной Керкис. [17]
  • 2006 IDPSC Kerkis сообщил об открытии незрелых стволовых клеток пульпы (IDPSC),[18] плюрипотентная субпопуляция DPSC с использованием органной культуры пульпы зуба.
  • 2007 DPSC Первые исследования на животных для регенерации костей.[19][20]
  • 2007 Начинаются первые исследования DPSC на животных для конечных стоматологических целей.[21][22]
  • 2008 Начинаются первые исследования на животных DPSC по сердечной терапии.[23]
  • 2008 г. Начато первое исследование IDPSC на животных для лечения мышечной дистрофии.[24]
  • 2008 Начинаются первые исследования на животных DPSC по регенерации тканей мозга.[25]
  • В 2008 г. объявлено о проведении первого расширенного исследования костной пластики DPSC на животных. Реконструкция костных дефектов черепа больших размеров у крыс.[26]
  • 2010 IDPSC 1-е испытание на людях роговица замена

[27]

Рекомендации

  1. ^ а б c Atari, M .; Gil-Recio, C .; Fabregat, M .; García-Fernández, D .; Barajas, M .; Карраско, М. А .; Jung, H. S .; Alfaro, F. H .; Casals, N .; Проспер, Ф .; Ferrés-Padró, E .; Гинер, Л. (2012). «Пульпа третьего моляра: новый источник плюрипотентных стволовых клеток». Журнал клеточной науки. 125 (Pt 14): 3343–56. Дои:10.1242 / jcs.096537. PMID  22467856.
  2. ^ Gronthos, S .; Brahim, J .; Li, W .; Фишер, Л. У .; Черман, Н .; Boyde, A .; Denbesten, P .; Роби, П.Г .; Ши, С. (2002). «Свойства стволовых клеток стволовых клеток пульпы зуба человека». Журнал стоматологических исследований. 81 (8): 531–5. Дои:10.1177/154405910208100806. PMID  12147742.
  3. ^ Morsczeck, C .; Райхерт, Т. Э. (2018). «Зубные стволовые клетки в регенерации и восстановлении зубов в будущем». Мнение эксперта по биологической терапии. 18 (2): 187–196. Дои:10.1080/14712598.2018.1402004. PMID  29110535.
  4. ^ а б c d Песня, D .; Xu, P .; Liu, S .; Ву, С. (2019). «Стволовые клетки пульпы зуба, экспрессирующие SIRT1, улучшают образование новой кости во время дистракционного остеогенеза». Американский журнал трансляционных исследований. 11 (2): 832–843. ЧВК  6413255. PMID  30899383.
  5. ^ а б Shi, S .; Роби, П.Г .; Гронтос, С. (2001). «Сравнение пульпы зуба человека и стромальных стволовых клеток костного мозга с помощью анализа микрочипов кДНК». Кость. 29 (6): 532–9. Дои:10.1016 / S8756-3282 (01) 00612-3. PMID  11728923.
  6. ^ Ching, H. S .; Luddin, N .; Rahman, I.A .; Поннурай, К. Т. (2017). «Экспрессия одонтогенных и остеогенных маркеров в DPSCS и SHED: обзор». Текущие исследования стволовых клеток и терапия. 12 (1): 71–79. Дои:10.2174 / 1574888X11666160815095733. PMID  27527527.
  7. ^ а б Amrollahi, P .; Шах, Б .; Сейфи, А .; Тайеби, Л. (2016). «Последние достижения в регенеративной стоматологии: обзор». Материаловедение и инженерия: C. 69: 1383–90. Дои:10.1016 / j.msec.2016.08.045. PMID  27612840.
  8. ^ а б Wu, J .; Li, N .; Fan, Y .; Wang, Y .; Gu, Y .; Ли, З .; Pan, Y .; Romila, G .; Чжоу, З .; Ю., Дж. (2019). «Кондиционированная среда кальцинированного зубного порошка способствует остеогенной и одонтогенной дифференциации стволовых клеток пульпы человека через сигнальные пути MAPK». Stem Cells International. 2019: 4793518. Дои:10.1155/2019/4793518. ЧВК  6444228. PMID  31015840.
  9. ^ Morsczeck, C .; Götz, W .; Schierholz, J .; Zeilhofer, F .; Kühn, U .; Möhl, C .; Sippel, C .; Хоффманн, К. Х. (2005). «Выделение клеток-предшественников (PCS) из зубного фолликула зубов мудрости человека». Матричная биология. 24 (2): 155–65. Дои:10.1016 / j.matbio.2004.12.004. PMID  15890265.
  10. ^ Li, Y .; Yang, Y. Y .; Ren, J. L .; Сюй, Ф .; Chen, F.M .; Ли, А. (2017). «Экзосомы, секретируемые стволовыми клетками из слущенных временных зубов человека, способствуют функциональному восстановлению после черепно-мозговой травмы, изменяя поляризацию микроглии M1 / ​​M2 у крыс». Исследование стволовых клеток и терапия. 8 (1): 198. Дои:10.1186 / s13287-017-0648-5. ЧВК  5622448. PMID  28962585.
  11. ^ а б c Yao, S .; Tan, L .; Chen, H .; Хуанг, X .; Zhao, W .; Ван, Ю. (2019). «Возможный инструмент исследования стволовых клеток из слущенных молочных зубов человека: иммортализация лентивируса Bmi-1 с маркером EGFP». Stem Cells International. 2019: 3526409. Дои:10.1155/2019/3526409. ЧВК  6431526. PMID  30984268.
  12. ^ а б Xiao, L .; Saiki, C .; Окамура, Х. (2019). «Стволовые клетки, толерантные к окислительному стрессу, из слущенных молочных зубов человека уменьшают повреждение, вызванное перекисью водорода, в органотипических культурах срезов мозга взрослых мышей». Международный журнал молекулярных наук. 20 (8): 1858. Дои:10.3390 / ijms20081858. ЧВК  6514841. PMID  30991705.
  13. ^ Rao, N .; Ван, X .; Zhai, Y .; Li, J .; Xie, J .; Zhao, Y .; Ге, Л. (2019). «Стволовые клетки отшелушенных временных зубов человека улучшают диабетический сахарный диабет II типа у крыс Гото-Какизаки». Диабетология и метаболический синдром. 11: 22. Дои:10.1186 / s13098-019-0417-у. ЧВК  6394089. PMID  30858895.
  14. ^ а б c Dai, Y. Y .; Ni, S. Y .; Ма, К .; Ma, Y. S .; Wang, Z. S .; Чжао, X. Л. (2019). «Стволовые клетки отшелушенных временных зубов человека корректируют иммунный дисбаланс аллергического ринита через Treg-клетки in vivo и in vitro». Исследование стволовых клеток и терапия. 10 (1): 39. Дои:10.1186 / s13287-019-1134-z. ЧВК  6341645. PMID  30670101.
  15. ^ а б c Yokoyama, T .; Яги Мендоза, H .; Танака, Т .; Ii, H .; Takano, R .; Yaegaki, K .; Исикава, Х. (2019). "Регулирование CCL4-индуцированный циррозом печени дифференцированными стволовыми клетками пульпы зуба человека ». Человеческая клетка. 32 (2): 125–140. Дои:10.1007 / s13577-018-00234-0. PMID  30637566.
  16. ^ Mantesso, A .; Шарп, П. (2009). «Стволовые клетки для регенерации и восстановления зубов». Мнение эксперта по биологической терапии. 9 (9): 1143–54. Дои:10.1517/14712590903103795. PMID  19653863.
  17. ^ Миура, М .; Gronthos, S .; Чжао, М .; Лу, Б .; Фишер, Л. У .; Роби, П.Г .; Ши, С. (2003). "SHED: стволовые клетки слущенных временных зубов человека". Труды Национальной академии наук. 100 (10): 5807–12. Bibcode:2003ПНАС..100.5807М. Дои:10.1073 / pnas.0937635100. JSTOR  3147498. ЧВК  156282. PMID  12716973. Сложить резюме – Национальный институт стоматологических и черепно-лицевых исследований (21 апреля 2003 г.).
  18. ^ Керкис, Ирина; Керкис, Александр; Дозорцев Дмитрий; Стукарт-Парсонс, Гаэль Шопен; Гомеш Массирони, Сильвия Мария; Pereira, Lygia V .; Каплан, Арнольд I .; Черрути, Умберто Ф. (2006). «Выделение и характеристика популяции незрелых стволовых клеток пульпы, экспрессирующих OCT-4 и другие маркеры эмбриональных стволовых клеток». Клетки Ткани Органы. 184 (3–4): 105–16. Дои:10.1159/000099617. PMID  17409736.
  19. ^ Грациано, Антонио; д'Акино, Риккардо; Анжелис, Мария Габриэлла Куселла-Де; Де Франческо, Франческо; Джордано, Антонио; Лаино, Грегорио; Пиаттелли, Адриано; Трейни, Тонино; Де Роса, Альфредо; Папаччо, Джанпаоло (2008). «Геометрия поверхности каркаса существенно влияет на инженерию костной ткани стволовыми клетками человека». Журнал клеточной физиологии. 214 (1): 166–72. Дои:10.1002 / jcp.21175. PMID  17565721.
  20. ^ Д'Акино, Риккардо; Папаччо, Джанпаоло; Лаино, Грегорио; Грациано, Антонио (2008). «Стволовые клетки пульпы: перспективный инструмент для регенерации костей». Стволовые клетки. 4 (1): 21–6. Дои:10.1007 / s12015-008-9013-5. PMID  18300003.
  21. ^ Onyekwelu, O; Сеппала, М; Зупа, М; Кобурн, MT (2007). «Развитие зубов: 2. Восстановление зубов в лаборатории». Стоматологическое обновление. 34 (1): 20–2, 25–6, 29. Дои:10.12968 / denu.2007.34.1.20. PMID  17348555.
  22. ^ Cordeiro, Mabel M .; Донг, Чжихун; Канеко, Томоацу; Чжан, Чжаочэн; Миядзава, Марта; Ши, Сунтао; Смит, Энтони Дж .; Нёр, Жак Э. (2008). «Зубная ткань пульпы с использованием стволовых клеток слущенных молочных зубов». Журнал эндодонтии. 34 (8): 962–9. Дои:10.1016 / j.joen.2008.04.009. PMID  18634928.
  23. ^ Гандиа, Каролина; Арминьян, Ана; Гарсия-Вердуго, Хосе Мануэль; Лледо, Элиза; Руис, Ампаро; Миньяна, М. Долорес; Санчес-Торрихос, Хорхе; Пая, Рафаэль; Мирабет, Висенте; Карбонелл-Уберос, Франциско; Ллоп, Мауро; Монтеро, Хосе Анастасио; Сепульведа, Пилар (2008). «Стволовые клетки пульпы человека улучшают функцию левого желудочка, вызывают ангиогенез и уменьшают размер инфаркта у крыс с острым инфарктом миокарда». Стволовые клетки. 26 (3): 638–45. Дои:10.1634 / стволовые клетки.2007-0484. PMID  18079433. S2CID  9594271.
  24. ^ Керкис, Ирина; Амбросио, Карлос Э; Керкис, Александр; Мартинс, Даниэле С; Цуккони, Эдер; Fonseca, Simone AS; Кабрал, Роза М; Марандуба, Карлос М.С. Gaiad, Thais P; Морини, Адриана С; Виейра, Натассия М; Бролио, Марина П; Сант'Анна, Освальдо А; Миглино, Мария А; Зац, Майана (2008). «Ранняя трансплантация незрелых стволовых клеток пульпы зуба человека из молочных зубов собакам с мышечной дистрофией золотистого ретривера (GRMD): местная или системная?». Журнал трансляционной медицины. 6: 35. Дои:10.1186/1479-5876-6-35. ЧВК  2529267. PMID  18598348.
  25. ^ Носрат, я; Widenfalk, J; Олсон, Л; Носрат, Калифорния (2001). «Зубные клетки пульпы производят нейротрофические факторы, взаимодействуют с нейронами тройничного нерва in vitro и спасают мотонейроны после травмы спинного мозга». Биология развития. 238 (1): 120–32. Дои:10.1006 / dbio.2001.0400. PMID  11783998.[неудачная проверка ]
  26. ^ де Мендонса Коста, Андре; Bueno, Daniela F .; Мартинс, Марилия Т .; Керкис, Ирина; Керкис, Александр; Fanganiello, Roberto D .; Черрути, Умберто; Алонсо, Нивалдо; Пассос-Буэно, Мария Рита (2008). «Реконструкция больших черепных дефектов в экспериментальном дизайне без иммунодефицита с человеческими стволовыми клетками пульпы». Журнал черепно-лицевой хирургии. 19 (1): 204–10. Дои:10.1097 / scs.0b013e31815c8a54. PMID  18216690.
  27. ^ Вишвакарма, Аджайкумар (13 ноября 2014 г.). Биология стволовых клеток и тканевая инженерия в стоматологии. Эльзевир. ISBN  978-0-12-397157-9.

дальнейшее чтение