根尖定位的内源性牙髓干细胞的鉴定

Identification of Apically Localized Endogenous Dental Pulp Stem Cells

作者信息S Yoshida, E O Maruyama, W Hsu, G T-J Huang, T Maruyama
PMID41108143
发布时间2026-05
DOI10.1177/00220345251378094

实验完整度

高

单细胞转录组分析、体内谱系追踪(9个月)、牙髓损伤模型及肾被膜移植功能验证等多层级证据。

主要模型

小鼠磨牙牙髓细胞(单细胞RNA测序数据GSM4365611) Axin2GFP及Axin2Cre-Dox; R26tdTomato谱系追踪小鼠 牙髓暴露和深部损伤小鼠模型 肾被膜移植模型(SCID小鼠)

重点核对

谱系追踪时长:0天、3个月、9个月;多西环素诱导剂量2 mg/mL加蔗糖50 mg/mL,连续3天 牙髓损伤模型:上颌第一磨牙,用圆 steel bur 钻孔,以#6 K-file暴露或深部损伤至根尖,玻璃离子水门汀封闭 肾被膜移植细胞数量:5,000个未经分选或纯化的牙髓细胞 样本量:各时间点n=3,统计方法为双侧Student's t检验 检测终点:H&E染色、tdTomato免疫染色、细胞标志物(Dcn、Stc、Adgrl4、Dmp1)共定位

摘要

牙髓对于维持牙齿活力和功能至关重要。活髓提供防御机制、感觉功能和牙齿结构完整性。牙髓干细胞(DPSCs)的存在在受损牙髓和牙本质的再生中发挥作用。在未成熟牙齿中,根尖的根尖乳头含有参与牙根形成和成熟的干细胞。尽管从牙髓和根尖乳头分离的干细胞已显示出再生能力,但其在损伤响应中参与牙髓和牙本质再生的原位过程仍不清楚。在此,利用单细胞转录组学和谱系追踪技术,我们鉴定出小鼠磨牙根尖存在内源性Axin2+ DPSCs。单细胞分析鉴定了磨牙牙髓组织的6个亚群,包括成牙本质细胞、牙髓细胞和DPSCs。谱系追踪分析显示,Axin2+ DPSCs在根尖逐渐扩增并分化为根管内的牙髓细胞,促进髓腔内的牙髓组织形成,并最终在至少9个月的时间内成熟为成牙本质细胞。在牙髓暴露或损伤后,DPSCs迅速增殖并促进牙髓愈合和修复性牙本质形成。此外,通过将分离的DPSCs移植到肾被膜下,证明了其再生潜力,成功形成了异位牙髓组织和修复性牙本质。在根尖鉴定出新的DPSCs为牙髓生物学提供了新见解,并为再生牙髓治疗奠定了基础,有助于解析潜在机制和开发新的治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
小鼠磨牙牙髓中是否存在内源性牙髓干细胞,其身份、定位、自我更新能力及在牙髓损伤修复中的作用如何?
核心机制
Axin2+细胞定位于磨牙根尖,具有长期自我更新能力,可分化为PC1、PC2牙髓细胞和成牙本质细胞;牙髓损伤后,根尖Axin2+细胞快速扩增并分化为牙髓细胞和成牙本质细胞,促进修复性牙本质形成和牙髓修复。
主要证据
单细胞RNA测序鉴定DPSC亚群并发现Axin2表达;Axin2谱系追踪显示9个月内Axin2+细胞从根尖向冠方扩增并分化为PC1、PC2和成牙本质细胞;牙髓暴露/深部损伤后tdTomato+细胞在根尖显著扩增并共表达PC1、PC2和成牙本质细胞标志物;肾被膜移植未分选牙髓细胞形成牙髓样组织和修复性牙本质样组织。
研究意义
在根尖鉴定出内源性DPSCs为牙髓生物学提供了新见解,并为无细胞再生牙髓治疗(RET)奠定了基础,有助于解析机制和开发新治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单细胞转录组分析鉴定磨牙牙髓细胞亚群

unbiasedly identify cell subpopulations in mouse molar dental pulp and identify potential stem cell populations

分析小鼠磨牙牙髓细胞单细胞RNA测序数据(GSM4365611),使用Seurat包进行降维和聚类,使用destiny R包建模5个牙髓细胞群体的分化轨迹,基于标志基因注释细胞类型。

2

Axin2+细胞在磨牙牙髓中的定位分析

确定Axin2表达细胞在磨牙牙髓中的空间定位

使用Axin2GFP(Axin2rtTA; TRE-H2BGFP)小鼠,多西环素诱导后通过荧光成像检测Axin2表达细胞定位。

3

Axin2+牙髓细胞长期谱系追踪

验证Axin2+细胞是否满足成体干细胞标准(自我更新和持续产生成熟细胞类型)

构建Axin2Cre-Dox; R26tdTomato小鼠,多西环素诱导后在不同时间点(0天、3个月、9个月)通过tdTomato免疫染色追踪Axin2 lineage细胞的扩增和分化,共染PC1、PC2、OD标志物。

4

牙髓暴露和深部损伤后Axin2+细胞响应分析

探究Axin2+ DPSCs在牙髓损伤修复和修复性牙本质形成中的作用

对Axin2Cre-Dox; R26tdTomato小鼠进行牙髓暴露或深部损伤手术,术后3天和28天通过H&E染色和tdTomato免疫染色检测修复性牙本质形成和Axin2 lineage细胞扩增及分化。

5

分离Axin2+牙髓细胞的肾被膜移植再生能力评估

验证分离的Axin2+牙髓细胞是否具有再生牙髓组织和修复性牙本质的能力

从P28 Axin2Cre-Dox; R26tdTomato小鼠磨牙分离牙髓细胞(经3天多西环素处理),将5,000个未分选细胞移植到SCID小鼠肾被膜下,4周后通过全mount荧光成像、H&E染色和免疫染色检测再生组织。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
多西环素----
蔗糖----
圆钢钻----
#6 K锉----
玻璃离子水门汀----
ImageJ----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
Axin2+细胞定位和谱系追踪
多西环素诱导方案:2 mg/mL加蔗糖50 mg/mL,P28开始连续3天;谱系追踪时间点:0天、3个月、9个月
阅读提示:Results 'Stemness of Axin2+ Dental Pulp Cells' 及 Figure 2A
牙髓损伤模型
手术牙位(上颌第一磨牙)、损伤方式(圆 steel bur钻孔, #6 K-file暴露或深部损伤至根尖)、封闭材料(玻璃离子水门汀)、术后检测时间点(3天和28天)
阅读提示:Results 'Axin2+ Dental Pulp Cells Respond to Pulp Exposure and Injury' 及 Figure 3A-B
肾被膜移植
移植细胞数(5,000个未分选牙髓细胞)、受体小鼠品系(SCID)、移植部位(肾被膜下)、检测时间(4周)
阅读提示:Results 'Regenerative Ability of the Isolated Axin2+ DPSCs' 及 Figure 5A
统计分析和样本量
样本量n=3,双侧Student's t检验,数据以mean±SD表示;未使用随机化、盲法或预先样本量计算
阅读提示:Materials and Methods 'Transcriptomic analysis, statistics, and reproducibility' 及 Figure 2E、3H、3O图注