优化缺氧模拟小分子以增强人脱落乳牙干细胞血管生成特性

目的：缺氧预处理细胞在再生治疗中具有前景，但确定有效且安全的临床方法仍具挑战。我们旨在确定能稳定缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的最佳缺氧模拟小分子（SM）及其用于人脱落乳牙干细胞（SHED）缺氧预处理的剂量，并检查其对SHED血管生成特性的影响。方法：采用整合转录组学、生物信息学和实验验证的系统方法。将脯氨酰羟化酶结构域2敲低SHED的RNA测序数据与Connectivity Map比对，以识别最接近模拟该缺氧特征的前3种SM。为建立因果关系和机制，使用了选择性Bcl-2抑制剂venetoclax和HIF-1α siRNA。测试候选化合物和常规试剂（CoCl2、去铁胺）对HIF-1α表达、血管内皮生长因子（VEGF）分泌和细胞活力的影响。通过体外Matrigel和球体发芽实验评估促血管生成功能。使用SCID小鼠Matrigel plug实验评估体内血管生成潜力和安全性（TUNEL/Ki67）。额外RNA测序比较TW-37和CoCl2处理的SHED。结果：CoCl2和去铁胺增加HIF-1α和VEGF，但在有效剂量下表现出显著细胞毒性。TW-37、ML228和CPX在无毒剂量（分别为10 μM、1 μM和7 μM）稳定HIF-1α，并维持VEGF分泌。SM处理的SHED-CM在体外促进内皮管形成和发芽，其中TW-37表现出最强的促血管生成效应，并确认其依赖于HIF-1α且独立于Bcl-2抑制。SM预处理的SHED（24 h）产生持续VEGF释放和强劲的体外血管生成活性。体内Matrigel plug实验显示，含有TW-37、ML228或CPX预处理的SHED的plug中血管密度显著增加。特别是，TW-37预处理的SHED显示血管密度增加、Ki67阳性增殖增强，且凋亡未增加（TUNEL）。RNA测序显示，TW-37上调与血管生成、代谢适应和牙本质生成相关的基因，表明比CoCl2更有利的特征。结论：TW-37（10 μM）、ML228（1 μM）和CPX（7 μM）是该概念验证模型中有前景的缺氧模拟方案。TW-37通过特定的、可逆的HIF-1α依赖机制发挥作用，在再生牙髓学中展示出血管生成增强和初步安全之间的良好平衡。