诱导多能性干细胞的获取及其在口腔组织再生中的作用及应用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1533

中国组织工程研究 ›› 2019, Vol. 23 ›› Issue (1): 151-157.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1533

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诱导多能性干细胞的获取及其在口腔组织再生中的作用及应用

邵苗苗¹，刘钟西¹，许诺²，柳清华¹，王栋¹，何建亚¹，李晓杰¹

¹大连医科大学口腔医学院，辽宁省大连市 116044；²大连医科大学中山学院，辽宁省大连市 116000

修回日期:2018-09-17 出版日期:2019-01-08 发布日期:2018-11-28
通讯作者: 李晓杰，硕士，副教授。大连医科大学口腔医学院，辽宁省大连市 116044
作者简介:邵苗苗，女，1992年生，安徽省淮南市人，汉族，大连医科大学2016级口腔临床医学在读硕士。并列第一作者：刘钟西，女，1993年生，辽宁省葫芦岛市人，汉族，大连医科大学2017级口腔临床医学在读硕士。
基金资助:
辽宁省科技厅立项项目(201600752)，项目负责人：李晓杰

Induced pluripotent stem cells in dental tissue regeneration: effect and application

Shao Miaomiao¹, Liu Zhongxi¹, Xu Nuo², Liu Qinghua¹, Wang Dong¹, He Jianya¹, Li Xiaojie¹

¹School of Stomatology, Dalian Medical University, Dalian 116044, Liaoning Province, China; ²Zhongshan College of Dalian Medical University, Dalian 116000, Liaoning Province, China

Revised:2018-09-17 Online:2019-01-08 Published:2018-11-28
Contact: Li Xiaojie, Master, Associate professor, School of Stomatology, Dalian Medical University, Dalian 116044, Liaoning Province, China
About author:Shao Miaomiao, Master candidate, School of Stomatology, Dalian Medical University, Dalian 116044, Liaoning Province, China. Liu Zhongxi, Master candidate, School of Stomatology, Dalian Medical University, Dalian 116044, Liaoning Province, China. Shao Miaomiao and Liu Zhongxi contributed equally to this work.
Supported by:
the Project of Liaoning Provincial Department of Science and Technology, No. 201600752 (to LXJ)

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
诱导多能干细胞：诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cell，iPSCs)是干细胞群体中的最新成员，通过特定的基因组合与转染技术，使体细胞重新编程为具备胚胎干细胞特性的细胞。
诱导多能干细胞的优势和意义：诱导多能性干细胞可以利用患者自身组织，克服了免疫干扰和伦理问题，这也是它最大的优势。诱导多能性干细胞的发现及应用对再生医学领域的发展具有革新性的意义，为基于细胞替代治疗的口腔领域也带来无限可能性。

摘要
背景：干细胞是再生医学的基础，诱导多能性干细胞的出现开启了干细胞研究的新篇章，被认为是近10年干细胞研究的重大突破。将成人体细胞重新编程为多能干细胞解决了伦理学和免疫排斥等矛盾，实现了个性化的基于细胞的疗法，革新了疾病的研究方式和治疗策略。近年来的研究发现诱导多能干细胞在口腔再生医学领域也具有极大的应用价值，虽然此研究还处于初级阶段，但诱导多能性干细胞在牙齿组织再生中已表现出巨大的潜力。
目的：对诱导多能性干细胞的来源、诱导条件及其在口腔组织医学中的应用和研究等方面作一综述。
方法：由第一作者以“诱导多能干细胞、口腔组织再生、成人体细胞”；“iPSCs，dental tissue regeneration，adult somatic cells”为关键词，检索从2010年至2018年PubMed，Medline，中国知网，万方等数据库上与诱导多能性干细胞和口腔组织工程医学相关的文献，语言设为中文和英文，排除与文章研究要求无关及重复性的文章，纳入符合标准的62篇文献进行综述。
结果与结论：诱导多能性干细胞的研究开启了干细胞研究的新方向，它来源广泛，但从口腔组织获取有其独特的优势。此外，诱导多能性干细胞避免了阻碍胚胎干细胞发展的免疫干扰和伦理问题。现有的文献已证实诱导多能干细胞能分化成牙体组织，牙周软组织及牙槽骨组织，在口腔组织再生应用方面有广阔的应用前景。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程
ORCID: 0000-0002-2016-5297(邵苗苗)

关键词: 干细胞, 诱导, 诱导多能性干细胞, 牙再生, 组织工程, 再生医学, 间充质细胞

Abstract:

BACKGROUND: The research of regenerative medicine is based on stem cells. The emergence of induced pluripotent stem cells blazes a trail for stem cell research, which is considered to be a major breakthrough in stem cell research in the last decade. Reprogramming adult somatic cells into a pluripotent stem cell-like state avoids dilemmas regarding ethics and immune rejection, which helps achieve personalized cell-based therapy and revolutionize disease research methods and treatment strategies. Recent studies have found that induced pluripotent stem cells have great application values in the field of dental regenerative medicine. Although this research is still at its infancy, induced pluripotent stem cells have shown huge potential in tooth tissue regeneration.
OBJECTIVE: To review the main progress about induced pluripotent stem cell sources and induction conditions as well as its related application in oral tissue medicine.
METHODS: A computer-based online retrieval of PubMed and CNKI was performed to search relevant articles about induced pluripotent stem cells and oral tissue engineering published from 2010 to 2018, with the keywords of “induced pluripotent stem cell (iPSCs), dental tissue regeneration, adult somatic cells” in English and Chinese, respectively. After removal of repetitive or irrelevant articles, 62 articles finally met the criteria for review.
RESULTS AND CONCLUSION: Studies on induced pluripotent stem cells open a new direction for stem cell research. Although the source of induced pluripotent stem cells is extensive, the origins of oral tissue appear to have unique advantages over other tissues. In addition, induced pluripotent stem cells bypass numerous ethical and legal concerns that have hindered embryonic stem cell research. Existing studies have shown that induced pluripotent stem cells can differentiate into dental tissues, periodontal tissue and alveolar bone tissue, which have potential utility in oral tissue regeneration.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

Key words: Stem Cells, Tissue Engineering, Mouth

中图分类号:

R456
R394.2

邵苗苗，刘钟西，许诺，柳清华，王栋，何建亚，李晓杰. 诱导多能性干细胞的获取及其在口腔组织再生中的作用及应用[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(1): 151-157.

Shao Miaomiao, Liu Zhongxi, Xu Nuo, Liu Qinghua, Wang Dong, He Jianya, Li Xiaojie. Induced pluripotent stem cells in dental tissue regeneration: effect and application[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(1): 151-157.

图/表（结果） 2

2.1 诱导多能性干细胞的定义和意义 诱导多能性干细胞是由成人体细胞通过一系列基因重编码过程获取的具有干细胞功能的细胞。诱导多能性干细胞的特性与胚胎干细胞类似，可以在特定条件下定向分化成多种细胞类型(如神经元、心脏、胰腺和肝细胞)，因此诱导多能性干细胞可以替换受损或病变的组织，在再生医学领域有很好的应用前景^[5]。且该技术不需要利用人类胚胎就可以获得大量成体多能干细胞，既跨越了伦理和法律难题，也不受细胞来源匮乏的困扰。自2006年问世以来，诱导多能性干细胞受到了极大的关注，对再生医学领域的发展具有革新性的意义，开启了再生医学研究的新途径。人类诱导多能性干细胞可分化为许多功能性细胞，并在疾病模型中显示出积极效应，如镰刀型细胞贫血病和帕金森综合征^[6-8]。除了分化为治疗细胞外，Spence等^[9]建立了一种稳定有效的方法诱导人体诱导多能性干细胞在体外分化成三维结构的肠组织。诱导多能性干细胞也是器官再生的种子模型。2013年，Takebe等^[10]首次报道了通过移植体外培养的肝芽，利用诱导多能性干细胞细胞成功培育出人类的简单肝脏，且这些肝脏可以成功血管化并行使一定功能。牙齿也代表着一个良好的器官发生模型，它是由上皮和来自外胚层的间充质相互作用形成。与口腔来源的其他干细胞相比，诱导多能性干细胞优势显著。具体而言，诱导多能性干细胞可以从易采集的组织直接获得，如口腔黏膜组织等。此外，高度的易增殖活性使干细胞的获取变得简单，推动其在临床再生治疗方面的应用，成为口腔组织工程新的干细胞来源。

2.2 诱导多能性干细胞的来源 到目前为止，成纤维细胞依然是获取诱导多能性干细胞最常见的细胞来源，其不仅价格便宜，获取容易，还可以从公司购买，能在不同的研究领域得以应用。除成纤维细胞以外，还有其他比较容易获得的细胞类型，如血细胞、尿液中获得的脱落肾小管上皮细胞^[11]、头发中的角质形成细胞及口腔来源的间充质样干细胞。限制诱导多能性干细胞发展的主要因素是其基因组的不稳定性和体内的成瘤倾向，来源细胞的特性能影响诱导多能性干细胞生成的效率和安全性。为了从体细胞中得到优良的诱导多能性干细胞，可以利用不同的细胞类型。总之，任何一个分化的体细胞都可以重新编程，不同细胞类型的分子特性可导致重编程效率的变化^[12]。

口腔组织来源：虽然诱导多能性干细胞可以从许多成人组织中获取，但口腔组织获取方便简单，少有伦理争议，有独特的来源优势，例如口腔黏膜，牙龈组织，拔除的第三磨牙和乳牙^[13]，见图1。

在牙髓、牙周韧带及根尖乳头来源的牙体组织本身就有大量的干细胞，可以直接去分化成诱导多能性干细胞。Yan等^[14]将几种来源细胞进行比较，发现口腔来源的间充质样干细胞较其他体细胞相比(包皮成纤维细胞，皮肤成纤维细胞和成人间充质干细胞)能更有效地产生诱导多能性干细胞。此外，口腔来源的诱导多能性干细胞可能保持原始细胞的表观遗传记忆，在口腔组织再生过程中应用源组织来源的诱导多能性干细胞能促进其重新分化到原始细胞类型，提高诱导多能性干细胞分化成口腔组织的能力。许多口腔组织已成功用于生成诱导多能性干细胞，包括：牙龈成纤维细胞、周膜成纤维细胞、根尖乳头干细胞、牙髓干细胞、牙周膜干细胞、口腔黏膜、第三磨牙、脱落的乳牙及牙髓^[15-20]。在细胞库的筛选过程中，牙髓细胞已被确定是诱导多能性干细胞的理想细胞来源，因为它很容易从患者拔除的第三磨牙中获取^[21]，且不论人类乳牙或恒牙牙髓细胞都能很好地诱导成诱导多能性干细胞^[22]。牙髓也是治疗血管性疾病和儿童神经发育障碍的良好来源，且获取牙髓的过程具有无创性。Chen等^[23]通过使用基因表达谱和RNA-seq进行调查，研究了牙髓对疾病模型的适用性，比较由乳牙牙髓诱导多能性干细胞(T-iPSC)制备的神经元和成纤维细胞诱导多能性干细胞(F-1PSC)制备的神经元的差异性。研究结果表明，来源于T-诱导多能性干细胞的神经元更适用于神经精神障碍，比F-诱导多能性干细胞更具优势。

除了上述最近常用的途径之外，利用颊细胞拭子以获取原始材料也是一个简单的方法。人类口腔黏膜是由表面的层状鳞状上皮和下面的连接组织构成。由于任何体细胞都可以重新编程，所以理论上可以使用从颊细胞拭子分离的细胞作为重编程的主要起始材料^[24]。

其他组织来源：来自尿液的分离细胞大多是脱落的肾上皮细胞，在排尿过程中被排出。因此，在排尿过程中收集50-200 mL的尿液，经过连续洗涤和离心等步骤，即可在培养液中获得肾上皮细胞^[25]。更确切地说，这些细胞是来自尿道的鳞状细胞并具有特定的上皮细胞表型。尿道细胞衍生的诱导多能性干细胞与胚胎干细胞或其他来源的诱导多能性干细胞显示出类似的表达。尿液的收集是一个无创性的过程，且不受年龄和性别的依赖，不需要特殊的医疗人员辅助完成。尿液来源的上皮细胞的重组效率为0.1%-4.0%，远高于成纤维细胞和血细胞，但是，细胞传代5次后的效率会降低^[26]。使用角质形成细胞获得的诱导多能性干细胞则有许多改进并且缺点很少。角质形成细胞重编程速度快，在一两周，而成纤维细胞的持续时间为三四周。此外，角质细胞中C-MYC和KLF4的基因表达情况高于成纤维细胞，有利于重编程过程的高效进行^[27]。人类的毛发是角质形成细胞的主要来源，如汗毛和头发，除了这两种类型之外，也包括胎儿或新生儿身体上的胎毛^[28]。室温条件下，毛发可在DMEM培养基中培养数天，这也意味着它运输方便且不易丧失增殖活性。最近，Piao等^[29]发现通过简单转染附加型载体能高效生成无融合的诱导多能性干细胞，这为今后角质形成细胞的广泛应用增加了更多可能性。此外，从免疫不成熟的新生儿脐血单核细胞生成的诱导多能性干细胞也具有重要应用价值。Wang等^[30]优化现有的诱导多能性干细胞诱导方案，使用带有4个Yamanaka因子的dox诱导型慢病毒系统从脐血单核细胞中高效生成人类诱导多能性干细胞。脐血单核细胞衍生的诱导多能性干细胞(脐血-诱导多能性干细胞)具有与多能人胚胎干细胞相同的特征，可以加速基于细胞再生疗法的开发，使各种疾病患者受益。

2.3 诱导多能性干细胞的诱导条件 在重编程体细胞时，需要4种非常重要的转录因子，OCT4, KLF4，SOX2和C-MYC。除了转录因子，其他诱导条件在体细胞重编程和诱导多能性干细胞再分化中也发挥重要作用，如培养环境和诱导方式，它们共同影响诱导多能性干细胞的诱导效率和安全性。

培养环境：正常的肺部发育发生在1%-5%的低氧环境中。相反，体外胚胎干细胞和诱导多能性干细胞的分化通常在室内空气氧张力下进行。Garreta等^[31]试图确定氧张力对小鼠人胚胎干细胞和诱导多能性干细胞衍生肺祖细胞的影响。结果表明，与空气氧气张力体积分数20%相比，体积分数5%的氧气张力可增强小鼠人胚胎干细胞和诱导多能性干细胞肺祖细胞的衍生。诱导多能性干细胞向视网膜细胞的有效分化是目前利用细胞疗法治疗各种失明的主要挑战。目前的分化策略是将诱导多能性干细胞置于体积分数20%的氧气中，并辅以一些可溶性生长因子，如DKK-1，Noggin和IGF-1。Bae等^[32]模拟生理条件下的O₂浓度(体积分数2%)，研究人诱导诱导多能性干细胞和多能人胚胎干细胞产生视网膜祖细胞的效率变化。结果表明，生理条件下的O₂浓度是诱导多能性干细胞和人胚胎干细胞高效产生视网膜祖细胞的有利条件。

转录因子及诱导载体诱导：与胚胎干细胞相比，诱导多能性干细胞易表现出遗传学和表观遗传学的异常。C-MYC和Klf4都是癌基因，病毒插入后有体内致瘤的风险，且诱导多能性干细胞易发生遗传学或表观遗传学的异常。虽然C-MYC在重编程过程中并非必不可少，但是它可以显著提高重编程的效率。因此，为了提高诱导多能性干细胞的安全性，减少体内致瘤的风险，Li等^[33]尝试利用无C-MYC基因的方法诱导体细胞重新编程为诱导多能性干细胞，进而分化为肝细胞样细胞。Chang等^[34]也使用C-MYC基因的方法将人牙髓细胞诱导为诱导多能性干细胞，进一步分化为神经元样细胞或用于缺血性血管疾病的治疗。

精氨酸甲基转移酶5(PRMT5)被认为在小鼠生殖细胞的表观遗传重编程中发挥重要作用。Chu等^[35]发现PRMT5是一种在各种组织和不同年龄的睾丸中广泛表达的保守基因。与OCT3/4，SOX2，KLF4和c-Myc (POSKM)结合，过表达的PRMT5能显著提高碱性磷酸酶(AP)阳性诱导多能性干细胞样集落衍生的奶羊胚胎干细胞(GEFs)的数量，而且PRMT5的过表达能刺激奶羊胚胎干细胞的增殖，下调p53，p21和凋亡标记半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3的表达，提高体细胞重编程的效率。除了诱导基因，添加一些小分子化合物也能提高诱导率。Hou领导的研究小组发现，在使用7种小分子化合物的组合后，多能干细胞可以以高达0.2%的频率由小鼠体细胞产生^[36]。在此之前，Esteban等^[37]发现维生素C能提高诱导多能性干细胞的产生速度和效率，这为重编程过程的机制研究注入许多新的想法。该现象的部分原因可能是因为维生素C可以缓解细胞的衰老过程，此外，维生素C也能加速基因表达的变化并促进诱导多能性干细胞的前体细胞集落向完全重编程状态转变。在之后的研究中他们进一步发现，维生素C在重编程过程中诱导H3K36me2/3去甲基化，并鉴定了2种已知的维生素C依赖性H3K36去甲基化酶-KDM2A/2B，它们是重编程过程的潜在调节者^[38]。最近，Hanna及其同事已经建立了确定的条件，以便利用化学混合物来促进人类原始多能干细胞的衍生^[39]。

在产生诱导多能性干细胞的过程中，病毒整合载体的应用是造成基因组不稳定和成瘤倾向的主要因素。因此，许多研究组试图尝试使用非整合载体来减少诱导多能性干细胞基因组的不稳定性。Zhou等^[40]在2012年成功地利用单个慢病毒“干细胞盒”从人根尖乳头的干细胞中产生诱导多能性干细胞。该“干细胞盒”两侧有lox-p位点，能编码4种人类重编程因子OCT4，SOX2，KLF4和c-MYC，允许其在cre-重组酶的帮助下进行有控制地切除。从生成的诱导多能性干细胞群中移除转基因/载体的能力为其潜在的医疗治疗应用提供了良好平台。

2.4 诱导多能性干细胞在口腔组织再生中的应用 近些年，诱导多能性干细胞在口腔组织再生领域的应用受到极大的关注，主要包括牙体组织的发育和再生，牙周软组织再生和牙槽骨的再生。但是，鉴于诱导多能性干细胞具有的潜在的致瘤性，未分化的诱导多能性干细胞是不适用于临床实践，越来越多的研究表明诱导多能性干细胞分化成更多限制性的细胞群是更安全的选择。

牙体组织的再生：牙齿的发育过程需要多种细胞的参与，如牙上皮细胞，牙间质细胞和神经嵴样细胞，而诱导多能性干细胞可以产生这些细胞群，当它们彼此结合时能促进牙齿生成，见图2。

有文献证实牙源性间充质细胞起源于迁移的神经嵴细胞^[41-43]。根据上述理论，Otsu等^[44]诱导小鼠诱导多能性干细胞分化为神经嵴样细胞，随后通过与小鼠牙齿上皮重组产生成牙本质细胞。他们发现这些小鼠诱导多能性干细胞衍生的神经嵴样细胞(NCLCs)可被诱导表达牙间质标记物Msx1，Pax9及Lhx6，甚至成牙本质细胞标记物DSP。当将这些PS-NCLCs与顶端的小鼠切牙上皮重新组合时，在重组体诱导多能性干细胞-NCLCs的衍生物中进一步检测到牙间质间充质标记Msx1，Pax9及Lhx6。尽管这些重组体没有形成牙齿的信息显示，但这项研究确实展示了在基于干细胞的牙齿再生和治疗牙齿相关疾病中产生牙间充质细胞的潜在方式。Wen等^[45]评估了诱导多能性干细胞在牙齿组织工程中的作用，即诱导多能性干细胞促进牙齿再生的潜能。实验中使用的实验模型基于牙胚的重建，将小鼠间充质干细胞与成纤维细胞衍生的小鼠诱导多能性干细胞进行混合，并且与来自小鼠口腔组织的上皮细胞直接接触。将细胞在胶原半球中合并并置于牙源性诱导条件下5 d，以模拟牙胚微环境并刺激间充质和上皮种群之间的分子信号传导和通信。将重组牙胚植入小鼠的肾包膜并在植入4周后对结果进行评估。组织形态学和免疫组织化学分析显示组织工程化构建的组合细胞能促进形成牙骨质样，牙本质样和牙髓样结构的形成，并证实小鼠诱导多能性干细胞具有分化为牙源性细胞的潜力，并且可以作为口腔生物工程中的种子细胞来源，对牙齿再生做出直接贡献。Cai等^[46]于2013年首次证实成人诱导多能性干细胞可以诱导生成牙齿样结构。他们将诱导多能性干细胞衍生的上皮细胞片与小鼠牙齿间充质细胞进行共培养，发现有牙齿样结构生成。由此产生的牙齿样结构包含牙髓，牙本质，牙釉质。化学成分分析此结构的物理特性与常规人类牙齿相似^[46]。随后，Liu等^[47]将人诱导多能性干细胞诱导成上皮膜片，利用鼠牙齿间充质的牙源性信号使人口腔上皮基因活化，诱导齿状结构的再生。此结构包含典型的成牙本质细胞、牙髓、牙本质及牙釉质等。在牙源性上皮或间质的辅助下，诱导多能性干细胞有分化成牙源性细胞的潜能。Arakaki等^[48]通过将鼠诱导多能性干细胞与SF2-24细胞共培养，分化出表达成釉细胞特异性标志物成釉蛋白(AMBN)和釉质素的牙上皮细胞。有研究利用添加BMP4的成釉细胞无血清条件培养基(ASF-CM)成功从小鼠诱导多能性干细胞中获取成釉细胞样细胞，促进细胞牙源性分化的进行^[49-50]。

牙周软组织的再生：牙周病可以导致牙槽骨、牙周膜和牙骨质的大量破坏以及后期骨吸收过多导致的牙齿脱落^[51]。牙周组织再生是最终的牙周病治疗途径，它可以重建丢失组织的结构和功能。有文献报道，小猎犬中未回收的牙周膜纤维能促进牙周复合物的生成^[52]。牙周膜干细胞被证明是牙周再生的理想组织来源。将牙周膜干细胞移植入免疫受损的小鼠体内可以成功产生牙骨质或牙周膜样结构以促进牙周组织的修复^[53]。但牙周膜干细胞的获取有局限性，于是研究人员试图将诱导多能性干细胞作为候选细胞。Chien等^[52]利用一种可注射的、热敏性的凝胶为诱导多能性干细胞提供一种3D环境，并将形成的复合物应用到上颌磨牙缺损的动物模型中，结果表明诱导多能性干细胞-骨形态发生蛋白6-水凝胶复合体能促进新的结缔组织和牙周膜的分化，在动物模型的颌-臼齿缺陷中，通过Masson的三色染色和鉴定实验证实了新的牙周膜的再生，表明水凝胶封装的诱导多能性干细胞与骨形态发生蛋白6相结合，可提供一种加强牙周再生的新策略。

许多研究组都能将诱导多能性干细胞成功分化为间充质干细胞。该途径获取的细胞不仅成瘤的可能性低，适用于临床实践，而且能得到大量高质量、早期分化阶段的细胞。通过一系列有控制诱导诱导多能性干细胞的分化过程可以得到间充质干细胞^[54-55]，诱导多能性干细胞-间充质干细胞样细胞表达间充质干细胞相关的关键标志物(CD73，CD90，CD105，CD146，CD166)，而缺乏多能性标志物(TRA160，TRA181和碱性磷酸酶)和造血标志物(CD14，CD34，CD45)的表达^[56]。Hynes等^[57]评估了诱导多能性干细胞-间充质干细胞对牙周组织再生的促进能力。在此研究中，作者通过手术去除覆盖第一、二臼齿的骨质创建了大鼠牙周开窗缺陷模型。诱导多能性干细胞-间充质干细胞由纤维蛋白原和凝血酶凝块递送并定植入开窗缺陷区，植入2周后，通过组织形态计量分析评估开窗缺陷中发生的组织再生水平。作者发现，与对照组相比，接受诱导多能性干细胞-间充质干细胞定植的动物缺陷模型中新形成的矿化组织和类牙周膜组织的量显著增加。此外，作者也能够证明植入的多能干细胞-间充质干细胞已经发生增殖、分化并刺激了牙周组织的再生。这些结果证明，诱导多能性干细胞-间充质干细胞容易获取，是牙周再生方面种子细胞。由于缺乏适当的牙周微环境，牙周组织的再生效率往往很低。

牙槽骨再生：诱导多能性干细胞在获得性骨疾病的应用是口腔颅面外科应用的基础。研究表明，诱导多能性干细胞的成骨分化过程在体内体外都可以进行，且与间充质干细胞相比，诱导多能性干细胞在体外成骨时沉积的矿物量更多^[58]。牙槽骨的吸收是牙周病患者牙齿松动的主要原因，诱导多能性干细胞不仅能加强牙周软组织的再生，还可以促进多能干细胞驱动的生物矿化，重建口腔的结构和功能。Illich等^[59]利用鼠牙周开窗模型，在将诱导多能性干细胞移植后发现有牙骨质和牙槽骨生成。Hynes等^[57]通过将源自诱导多能性干细胞的类间充质干细胞植入大鼠牙周开窗缺陷模型中也证实了这一现象，结果显示牙周缺损处再生量和新生矿化组织的量显著增加。来源于诱导多能性干细胞的间充质干细胞样细胞正在成为再生医学领域中有前途的干细胞群体，它们结合了诱导多能性干细胞的增殖优势，同时消除了与诱导多能性干细胞相关的致瘤性问题^[60-61]，能广泛用于牙周病患者的组织再生途径和涉及牙组织损失的其他疾病。Tang等^[62]首次将诱导多能性干细胞衍生的充质干细胞接种于磷酸钙骨水泥支架上，发现诱导多能性干细胞衍生的充质干细胞具有良好的黏附、增殖和向成骨分化的能力，这为诱导多能性干细胞结合骨组织工程应用于口腔颌面外组织再生开辟了广阔的应用前景。

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引言

材料方法

讨论

虽然诱导多能性干细胞技术已被成功用于组织工程研究，但是将诱导多能性干细胞用于临床牙齿再生领域还具有一定的挑战。先前的研究已经表明，作为口腔生物工程的种子细胞，人体诱导多能性干细胞可以成功地分化成上皮细胞或间充质细胞，并在体外维持一定的功能并扩增到一定的数量^[63]。与其他干细胞相比，诱导多能性干细胞在自体移植中具有更大的潜力，甚至有更好的细胞增殖和分化能力，但问题是诱导多能性干细胞诱导成的上皮细胞群不是牙源性的，存在不能诱导无牙源性间充质谱系形成牙齿的可能性^[48]。此外，近年来诱导多能性干细胞在自体移植中的免疫原性也存在争议^[64-66]。对可行的重编程方法进行深入研究是下一步临床研究的重点。为了获得安全的诱导多能性干细胞系，获取诱导多能性干细胞的技术开发对于临床研究也是必要的。同时，应进一步研究诱导多能性干细胞促进组织/器官再生的调节机制，以促进诱导多能性干细胞在器官再生中的应用。

另一方面，应考虑使用诱导多能性干细胞涉及再生牙或器官组织所需的时间和成本问题。牙齿再生后的成功率也是需要考虑的重要因素，在8组不同诱导多能性干细胞细胞系中，牙样结构的覆盖率约30%^[46]，而小鼠胚胎性牙上皮和牙间质重组成功的概率为100%，原因在于在牙体再生过程中，诱导多能性干细胞衍生的上皮细胞并不能完全模拟牙的上皮结构。此外，尽管人类牙齿和老鼠的牙齿存在类似的结构，但仍有不同的物理特征，因此将动物实验成功过渡到临床试验需要继续攻克^[47]。

总之，稳定性、有效性和经济性都是将诱导多能性干细胞广泛运用于临床实践时所需要考虑的问题^[47]，时刻突破，不断挑战，认真系统地做好临床运用前的基础研究，定会为口腔相关疾病带来新的希望！

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

诱导多能性干细胞的获取及其在口腔组织再生中的作用及应用

Induced pluripotent stem cells in dental tissue regeneration: effect and application

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