文摘
由于间充质干细胞来源于人的牙齿特征具有良好的扩散的特性,multilineage分化和免疫调节。牙科纤维母显微外观和表达间充质干细胞具有标记,胚胎标记,但不表达造血和血管标记标记。牙齿干细胞混合人口有不同的敏感标记,特点,和治疗效果。单个或组合表面标记不仅有助于理解干细胞混合居住的分组人口根据细胞的功能,也为提高牙齿干细胞的稳定的治疗效果。专注于干细胞的发现和鉴定分离出人类牙齿在过去的20年里,本文概述了标记排序对细胞增殖和分化能力的影响和评估的临床应用潜力。分类牙齿干细胞标记和功能分子可以解决异构性的问题,确保细胞疗法的有效性策略包括牙科、神经系统疾病、骨修复和组织工程。
1。介绍
由于免疫优势特权,伦理批准,和简单的加入,间充质干细胞在医学研究受到越来越多的关注。间充质干细胞(msc)可以分离出多个人体器官或组织,如脐带血液、骨髓、脂肪组织和脑组织。牙齿干细胞是一种间充质干细胞,可以通过特定的方法,分离人类牙齿周围组织。到目前为止,八种牙齿干细胞被成功分离,包括牙髓干细胞(DPSCs),从人类脱落乳牙干细胞(棚),顶端的乳头干细胞(SCAP)、牙周韧带干细胞(PDLSCs),牙科毛囊干细胞(DFSCs),牙龈间充质干细胞(业务),人类牙胚干细胞(TGPCs)和牙槽骨间充质干细胞(ABMSCs) [1- - - - - -3]。
获得稳定的干细胞移植治疗效果一直是临床治疗的核心问题(4- - - - - -6]。最基本的问题是如何控制的质量和功效在再生医学细胞群。这意味着干细胞治疗的安全性才能保证处理的细胞群异质性。然而,即使是干细胞的子群与人类牙齿显著差异在细胞属性,如增殖、分化。因此,如何识别和描述牙齿干细胞基础研究是一个重要的意义,但缺乏系统的讨论。本文试图结合表面标记和八种牙齿干细胞的分化能力和理解临床应用的特点。
2。牙髓干细胞
2000年,灵感来自于提取人类骨髓基质细胞(bmsc),牙髓干细胞(DPSCs)首次分离出成人牙髓。DPSCs显示纤维母细胞形态在鹰的介质和高集落形成活动作为克隆形成unit-fibroblasts (CFU-F)(图1)[7]。表面标记分析表明DPSCs阳性CD29、CD44, CD73, CD90、CD105, CD117, CD146, CD271, CD166 STRO-1,但不利于CD11b, CD14、CD19、CD34、CD45、CD79, CD106和HLA-DR(表1)[8- - - - - -12]。DPSCs被广泛应用于各种再生医学的临床应用包括牙质再生,治疗视网膜变性,脊髓损伤、帕金森氏症、阿尔茨海默病,脑缺血,心肌梗塞,肌肉萎缩症,糖尿病和免疫疾病(13- - - - - -16]。
2.1。CD34、CD45和c - kit
CD34、CD45和c - kit (CD117)是造血干细胞(hsc)的标记。人们已经发现,CD34有关短期繁殖能力和细胞克隆的形成(17- - - - - -19]。在牙科种植后支架,CD34 + DPSCs显示优良的生物相容性,高增殖能力、成骨分化,高的大量VEGF。这表明,CD34可以用作标记选择DPSCs子组,有潜力成为牙科材料。CD45参与核扩散和肌原性的能力(20.,21]。c - kit受体是干细胞因子(SCF)和c - kit +肝星状细胞增殖可以针对造血因子(22,23]。在浓缩的分析中,这些膜分子(CD34、CD45和c - kit)是参与细胞粘附、血管和骨骼发育,细胞增殖和干细胞分化。人口的细胞表达CD34、CD45、c - kit被确定为第一个里程碑DPSCs的评价。c - kit + / CD34 + / CD45-DPSCs具有较高的增殖特征不仅可以分化成成骨细胞也产生积极的自体骨(实验室)纤维组织在体外后,可以形成分层骨移植到免疫缺陷鼠(24]。
2.2。STRO-1
STRO-1绑定到被发现单核细胞的抗体,它能具体地识别抗原对血管周的细胞在骨髓和牙髓组织。STRO-1 +细胞群似乎形式CFU-F [25- - - - - -27]。DPSCs CD34的表达是有争议的。STRO-1 + / c - kit / CD34 -和STRO-1 + / c - kit + / CD34 +细胞相似的分化能力。然而,相比STRO-1 + / c - kit + / CD34 +细胞,STRO-1 + / c - kit + / CD34 -细胞扩散更快和更少的衰老和细胞凋亡。相反,STRO-1 + / c - kit + / CD34 + DPSCs表达典型的神经元标记,包括CD271和巢蛋白和神经分化的倾向了26]。STRO-1 + / c - kit + / CD34 + DPSCs被认为是一种很有前途的干细胞来源脱髓鞘疾病的治疗,可以改善大鼠坐骨神经缺陷的功能恢复28]。
2.3。CD90和CD271
CD90积极的间叶细胞祖细胞,但消极在皮肤成纤维细胞。基于CD90的活性筛选,发现CD45 / CD90 +人口显示浮动脂肪分数更高,与CFU-F的频率显著相关(29日- - - - - -31日]。CD271表达式是造血祖细胞的筛选标准。CD34 + / CD271 +人口高克隆活动(32]。CD90 + / CD271 + DPSC亚种群能够形成高密度细胞群。这些亚种群有可能长期增殖和multilineage分化。因此,他们可以促进新骨的形成和治疗颅骨缺损(33]。细胞表面水解酶组织非特异性碱性磷酸酶(TNAP)(也称为MSCA-1), coexpressed CD73和CD90,可能是一个有用的标记DPSC选择,尤其是对矿化组织再生疗法(34]。CD271被视为口腔细胞起源于神经嵴的标志。这个表面标记显示脂肪形成,软骨形成、肌原性的和成骨的潜在DPSCs [33,35]。CD271-DPSCs显示较高的扩散率与CD271 + DPSCs [36]。
3所示。乳牙干细胞从人类剥落了
2003年,从人类脱落乳牙干细胞(棚)隔绝正常分离的门齿(图1)。整体,发现MSC-like抗原表达CD29、CD44、CD63、CD71, CD73, CD90、CD105, CD117、和CD146 CD166以及胚胎干细胞标记OCT3/4 NANOG, SSEA-3, SSEA-4, TRA-1-60,和交易- 1 - 81,和祖细胞标记CD13、CD31。同时,摆脱不表达CD11b、CD14 CD18, CD19, CD31、CD34、CD45、CD49d, CD49e、CD106, CD133 CD184 CD197, HLA-DR(表1)[37- - - - - -40]。流可以被诱导成multilineage分化细胞类型包括多巴胺能神经元,成,成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肝细胞、皮肤细胞和内皮细胞。流是一个潜在的细胞源在临床应用,如牙齿再生、骨再生,棘手的小儿外科疾病,肝脏衰竭,神经再生和血管再生治疗应用程序(41- - - - - -45]。
3.1。CD105
CD105(也称为Endoglin)是一种积极的肝星状细胞和skeletal-muscle-derived干细胞的标志。CD105还可以促进生产的骨髓和血红细胞,调节造血发展特定的血统。此外,CD105 + msc的脂肪形成和骨生成潜力(46,47]。此外,CD105遗传性出血性毛细血管扩张密切相关,并可能参与子痫前期,2型糖尿病,和某些类型的癌症48- - - - - -51]。CD105在能力允许验证为摆脱在许多研究中,选择并丰富和CD105 +亚种群在棚有更高的成骨的潜力在体外。此外,hsa - mir - 1287调节CD105表达和控制osteopotential棚微调hsa - mir - 1287年的水平(52]。
3.2。CD146
也称为MUC18 CD146,细胞粘附分子。CD146 + msc倾向于形成骨骼,和成骨能力将在缺氧(表达下调53,54]。CD146通常是用作标记来诊断疾病,如系统性硬化症,结直肠癌,乳腺癌和作为治疗骨肉瘤(免疫治疗的目标55- - - - - -57]。获得CD146 +和CD146 -亚种群的棚,磁激活细胞分选(mac)应用。CD146 +流有利于成骨细胞的分化和神经胶质和喜欢脂肪形成的负群神经元分化(58]。启动与FGF-2是一种有效的方式增加了CD146 +细胞的比例(43]。
4所示。干细胞从顶端的乳头
干细胞从顶端的乳头(SCAP)从2006年人类未成熟的恒牙(图中提取1)。SCAP CD24阳性,CD29、CD34、CD45、CD73, CD90、CD105、CD106, CD146, CD166和CD18 STRO-1和消极,CD34, CD44, CD49f,研究,CD117和CD150(表1)[59,60]。SCAP显示免疫抑制特性,扩大SCAP在再生医学中的应用,包括免疫疗法和多个组织的补偿(如牙齿、骨骼、神经和血管组织)(61年]。
4.1。CD24
CD24提出特定的表面标记,可以区分SCAP DPSCs和bmsc60]。CD24强烈表达SCAP不管是否组织发炎了,和一个multilineage干细胞标志物的筛选稳定增殖和分化人群(62年,63年]。此外,CD24显示了一个高根的早期发展的丰富。发现high-CD24表达SCAP显示更新能力差,但比low-CD24表达SCAP[显示成骨分化能力更强64年]。
4.2。STRO-1和CD146
干细胞存在的证据之一顶端的乳头是STRO-1的阳性表达(65年]。SCAP的积极CD146的表达仍然是有争议的。CD146 + / STRO-1 + SCAP观察细胞群形态更大更大粒度的流式细胞术。过滤由多个标记组合,STRO-1 + / CD146 +分组人口被发现有一个更好的胚胎,间叶细胞和牙原性的分化与STRO-1相比——[/ CD146 +群66年,67年]。
5。牙周韧带干细胞
细胞溶解收集的人口从第三磨牙牙周韧带16-19-year-old人类牙获得分散的细胞悬液,可以表达MSC标记和分化成牙本质细胞,脂肪细胞,胶原蛋白细胞在特殊营养支持。移植后,细胞能够帮助啮齿动物修复牙周组织,所以人口被任命为牙周韧带干细胞(PDLSCs)(图1)。PDLSCs表现出高CD9的表达,CD10 CD13、CD29, CD34, CD38, CD44, CD49d, CD59, CD73, CD90、CD105、CD106, CD146, CD166 STRO-1,和缺乏CD14, CD117, CD133 CD144 CD309, HLA-DR(表1)[68年- - - - - -73年]。PDLSCs可以身体刺激调节增殖和分化通过激活不同的信号通路包括MAPK、TGF / Smad和Wnt /连环蛋白通路。这一特点,PDLSCs命运体力在体外和矫正力在活的有机体内,确定PDLSCs天然牙周再生材料在正畸牙移动(74年,75年]。
5.1。STRO-1和CD146
STRO-1 + / CD146 + PDLSCs人口似乎是一个独特的人类细胞群虽然没有这样的细胞在小鼠76年]。免疫化学染色应用PDLSCs STRO-1和CD146表达。STRO-1 + PDLSCs可以形成菌落,间接证明STRO-1 PDLSCs早期祖细胞标记。由流式细胞术,STRO-1 + / CD146 +细胞占2.6%的人口,和STRO-1 - / CD146 PDLSCs细胞占63%以上。STRO-1 + / CD146 + PDLSCs可以形成矿化结节,脂质空泡,和软骨诱导后大分子在某些条件下,证明强大multilineage分化潜力(69年]。杰出的能力分化成软骨STRO-1 + / CD146 + PDLSCs这人口为软骨再生是一个有前途的替代材料。
5.2。CD271
CD271扮演着一个重要的角色在牙齿发育和epithelial-mesenchymal过渡(EMT)。它作为一个通用神经营养因子受体刺激神经细胞存活和分化77年,78年]。CD271 + PDLSCs展示强大的矿化能力的高表达成骨的标记,如DLX5 RUNX2, BGLAP。CD271 + PDLSCs可以作为一个有前途的骨再生材料由于其良好的成骨分化能力。CD271并不coexpress CD90 CD146,所以它作为唯一的标记用于排序PDLSCs [79年]。
6。牙科毛囊干细胞
牙科毛囊干细胞(DFSCs)从组织中分离出来的人类牙齿卵泡。基因的FGFR1-IIIC IGF-2,胶原蛋白1,OCN, BS, IGF-2更强烈表达了人类DFSCs msc(图1)[80年]。表征DFSCs揭示高CD9的表达,CD10, CD13、CD29、CD44, CD49d、CD56、CD59, CD90、CD105、CD106, CD166 STRO-1和贫穷的表达CD3, CD31、CD33、CD34、CD45、CD133和CD271(表1)[80年- - - - - -83年]。DFSCs证明区分多条血统的能力,如成骨细胞的/ cementoblastic和神经血统(84年,85年]。
6.1。CD68及CD117
CD68和CD117是内皮细胞表达的标记,和CD68是人类巨噬细胞标记(86年]。CD117 + DFSCs可能参与细胞之间的信号传输在牙胚发育(87年]。的表达CD68在DFSCs并不意味着炎症细胞的存在。相反,CD68 + DFSCs维护当地的造血干细胞利基。CD117 + / CD68 + DFSCs可以用来识别内皮祖细胞与骨髓和祖表型在人类牙科卵泡。与此同时,能够形成neovessels子集和发挥造血作用88年]。
7所示。Gingiva-Derived间充质干细胞
Gingiva-derived间充质干细胞(业务)msc,驻留在人类牙龈组织(图1)。业务表达标记包括CD13、CD44、CD73 CD90、CD105, CD146, CD166 CD271, STRO-1,而不是表达CD14、CD19, CD34, CD38、CD45和CD54(表1)[89年- - - - - -94年]。业务维持正常核型和长期的端粒酶活性表达情况在体外,显示出良好的临床安全95年]。
7.1。CD39和CD73
CD39和CD73 coexpressed业务和调节T细胞,发挥催化作用促进免疫调节和减轻炎症(96年,97年]。CD39 CD73参与破骨细胞的形成和业务并显著减弱关节炎的严重程度在活的有机体内和在体外(98年]。实验的同时,业务和PBMC的cotransplantation点头/ SCID小鼠,发现业务抑制免疫应答通过CD39 / CD73途径减轻移植物抗宿主病(GVHD)。这表明CD39 / CD73可以用作标记评估业务在自身免疫性疾病的治疗效果99年,One hundred.]。
8。牙胚祖细胞
一种新型的牙齿干细胞被孤立和命名为牙胚祖细胞(TGPCs) 2008年(图1)。rt - pcr和流式细胞术分析初步认为TGPCs是积极的表达CD29、CD44, CD73, CD90、CD105,和CD166 STRO-1极其消极的表达,CD14、CD34、CD45、CD133和HLA-DR(表1)[101年- - - - - -103年]。TGPCs能够分化成肌肉、软骨、脂肪、神经、骨骼,牙齿,这是一个替代材料在再生医学(104年]。
8.1。STRO-1
TGPCs STRO-1积极表现,程序显示了非凡的成骨分化能力。SRTO-1 + TGPCs表现出强烈的矿化成骨基因的高表达包括OCT4、SOX2, MYC和NANOG。STRO-1可以用来评估的可行性TGPCs应用在骨再生材料(105年,106年]。
9。肺泡Bone-Derived间充质干细胞
2005年,牙槽骨间充质干细胞(ABMSCs)获得手术(图6 - 44岁的病人1)。ABMSCs被发现足够高增殖能力和肌原性的潜力。ABMSCs是积极的表达CD29、CD44 CD73, CD90、CD105, CD146,和STRO-1 CD11b和消极,CD19, CD31、CD34、CD45和CD324(表1)[107年- - - - - -110年]。蛋白质阵列被用来识别ABMSCs的内容,发现ABMSCs表达il - 6和MCP-1。ABMSCs能够抑制单核细胞和T细胞的激活和增殖cocultured后不同类型的免疫细胞包括THP-1单核细胞、巨噬细胞和外周血单核细胞(PBMCs)。因此,ABMSCs是治疗炎症(活细胞来源111年]。
10。再生牙干细胞的应用
牙齿干细胞是一个潜在的增强剂的再生医学在未来。口腔组织修复和再生的干细胞临床应用最广泛的临床试验(https://clinicaltrials.gov/ct2/home),包括牙髓再生,牙周疾病,peripical,牙周炎,膝骨关节炎、牙菌斑,牙槽骨萎缩,根管治疗,牙髓学的疾病(112年- - - - - -114年]。生物材料的使用可以提高成骨分化的效率在体外和在活的有机体内,包括hydroxyapatite-tricalcium磷酸(HA-TCP)和软化牙本质矩阵(DDM) (115年]。牙科干细胞可以诱导为成骨、脂肪形成的,和神经分化在特定介质(116年]。牙齿干细胞与预处理是一个有效的材料,如在神经退行性疾病。Neuron-like干细胞移植可以产生一个稳定的和显著的影响在脑部疾病,其中包括Wnt /的激活β连环蛋白信号、ρ激酶和AKT GSK3 /β信号通路(117年- - - - - -119年]。
干细胞移植的安全性是首要要求细胞移植(120年]。的致瘤性细胞移植在临床试验必须检查。虽然牙齿干细胞的安全性并没有质疑,每个临床应用都应该确保安全下长期监测和大规模样本(121年]。很少有牙齿干细胞的临床记录检索,所以人体试验的安全需要不断监控(122年]。
由于不确定性的体内细胞移植的及时性,注射方法是影响治疗效果的因素,包括系统性注射和局部注射(123年]。注射病变区域是一个常见的方法来提高细胞移植的有效性,但它不适合系统性疾病和慢性疾病(124年,125年]。
为什么细胞可以改善症状和治疗疾病?这是最迫切要解决的问题,在未来的研究。作用机理的解释不仅可以找到安全有效的疾病治疗药物,也有助于了解疾病的发病机理(126年]。复杂网络中存在各种疾病的机制,但关键节点的选择需要支持巨大的工作。
11。讨论和结论
自21世纪初,干细胞与牙齿不断发现和报道。牙科展览突出神经干细胞分化和免疫特性由于神经波峰的起源。有关牙齿干细胞的伦理问题并不是一个问题,和解决异构问题可以帮助提高他们的性能和扩大应用程序(127年]。一个重大缺陷的干细胞分离在体外是细胞的异质性。的一个主要表现是不稳定的细胞材料的来源,包括表面标记的特点和分化的能力。另一方面,干细胞移植的治疗效果不稳定的最大限制临床应用(128年]。
补充同种异体干细胞移植的实际要求,标记的筛选和识别牙齿干细胞广泛开展不同捐赠者的(129年]。干细胞的分析内容和膜的组成分子是解决这个问题的一种方法。蛋白质组学应用于干细胞的特征,包括二维电泳,iTRAQ或TMT-labeled定量蛋白质组学,nanomass光谱法(129年- - - - - -131年]。然而,很少有研究分析一个人的本质区别组学分析。后续研究应集中于细胞的微分表达式从同一供体(132年]。
研究干细胞群的控制将使干细胞异质性通过流式细胞术或通过磁珠分选。膜表面标记不能代表功能的细胞群。干细胞治疗疾病的能力应以功能性分子,这可能是参与代谢生理过程和信号通路参与发病机理和发展(73年,105年]。表面分子用作标记干细胞子集进行排序。的增殖和分化潜能子集分别进行分析。因此,唯一的标记或结合多个标记分离细胞具有不同特点的一个子集47,50,52,54,57,67年]。
干细胞细胞外囊泡(EVs)青睐的替代细胞移植(133年,134年]。电动汽车,包括RNA、蛋白质和脂质代谢产物,能够在血液中循环,穿过血脑屏障135年,136年]。电动汽车被认为是功能囊泡和参与疾病的监管和被用作药物载体(137年,138年]。EVs DPSCs促进血管的形成和分泌VEGF的释放在体外(139年,140年]。相信电动汽车可以成为潜在的临床资料。
总之,牙齿干细胞作为牙科材料已经成为一种很有前途的解决口腔临床问题的工具。牙齿干细胞群体的异质性严重阻碍的过程阐明他们的行动机制。唯一的标记或多个标记的组合是用来识别干细胞来自牙齿,这是一个有效的方法来解决异构性的问题。总之,干细胞的标记是第一阶段,以确保细胞疗法的有效性。唯一的标志和相关标记的干细胞在细胞表征在临床应用中起着关键作用。解决异构问题可以帮助提高性能和扩大应用的牙齿干细胞。
缩写
| msc: | 间充质干细胞 |
| DPSCs: | 牙髓干细胞 |
| 流: | 乳牙干细胞从人类剥落了 |
| SCAP: | 干细胞从顶端的乳头 |
| PDLSCs: | 牙周韧带干细胞 |
| DFSCs: | 牙科毛囊干细胞 |
| 业务: | Gingiva-derived间充质干细胞 |
| TGPCs: | 牙胚祖细胞 |
| ABMSCs: | 肺泡bone-derived间充质干细胞 |
| 伴着: | 人类骨髓基质细胞 |
| 肝星状细胞: | 造血干细胞 |
| VEGF: | 血管内皮生长因子 |
| HLA-DR: | 人类白细胞antigen-DR |
| iTRAQ: | 等压标签进行相对和绝对定量 |
| 移植物抗宿主病: | 移植物抗宿主病 |
| CFU-F: | 克隆形成unit-fibroblasts。 |
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关出版的手稿。
确认
这项工作得到了河北省科技部门(19942410克)。