Глава 9 Стволовые клетки в зубной ткани

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ В ЗУБАХ

В то время как стволовые клетки могут быть найдены в большинстве тканей организма, они, как правило, залегают глубоко, малочисленны и похожи внешне на окружающие клетки. С открытием стволовых клеток в зубах, был установлен доступный и всегда имеющийся источник. Зубы являются природным «сейфом» для этих ценных стволовых клеток, изобилие этих клеток есть в теле зубов, в зубах мудрости и постоянных зубах. Стволовые клетки, содержащиеся в зубах, способны к воспроизведению себе подобных и могут быть быстро восстановлены в момент плановой стоматологической процедуры. Живые стволовые клетки, обнаруженные в удаленных зубах, ежедневно выбрасывались, но теперь, знания недавнего медицинского исследования, дают возможность сохранить эти клетки для использования в будущем в развитии медицинского лечения для вашей семьи. Помимо того, что стволовые клетки наиболее удобны для доступа, стоматологические стволовые клетки также имеют значительные медицинские льготы в разработке новых медицинских методов лечения. Использовать собственные стволовые клетки для лечения означает гораздо более низкий риск отторжения организмом и уменьшает потребность в мощных препаратах, которые ослабляют иммунную систему, оба являются негативными, но действительно типичными и начинают действовать, когда ткани и клетки донора используются для лечения пациента. Кроме того стволовые клетки зубов, обнаруженные в научных исследованиях, стали одними из самых мощных стволовых клеток человеческого тела. Стволовые клетки зубов обладают более высокой скоростью и более длительным временным периодом репликации, чем стволовые клетки из других тканей организма. Регенеративные способности стволовых клеток человеческого организма в более старшем возрасте замедляется. Если вашей семье будут необходимы стволовые клетки, то стволовые клетки полученные в ранней жизни будут более ценными.

НАИБОЛЕЕ ПРИЕМЛИМЫЕ КРИТЕРИИ ПРОЛИФЕРАТИВНОЙ СТАДИИ

Здоровая пульпа содержит жизнеспособные стволовые клетки. Для пульпы, чтобы считаться здоровой, зуб должен иметь:

- неповрежденное кровоснабжение.

- не иметь инфекций, глубокого кариеса и других патологий.

Стволовые клетки не сконцентрированы в какой-либо конкретной области здоровой пульпы, они диффузно разбросаны по всей клеточной зоне, прилегающей к нервам и кровеносным сосудам в пульпе. Специфические критерии зуба должны быть соблюдены для того, чтобы иметь право на получение стволовых клеток. Зубы могут быть разделены на три отдельные группы, в которых пациенты могут получить свои стволовые клетки. Лучше стволовые клетки получать, когда пациент здоров и молод и стволовые клетки наиболее пролиферативны. Стволовые клетки также могут быть получены из постоянных зубов у людей среднего возраста. Предпочтения отдаются этому возрасту по сравнению c современной жизнью - продолжительная статистика, в сочетании с почти определенной необходимостью для их использования в будущей регенеративной терапии.

Молочный зуб

Здоровая пульпа молочных зубов является богатым источником жизнеспособных стволовых клеток. Научные данные подтверждают, что стволовые клетки, выделенные из здоровой пульпы молочных зубов, обладают высокой пролиферацией, даже когда пульпу извлекают в небольших количествах. Определенные факторы определяют, будут ли жизнеспособными стволовые клетки, полученные из молочных зубов:

- идеальными молочными зубами для получения стволовых клеток являются клыки и резцы, которые начали расшатываться и имеют более чем треть корневой структуры, которая не извлекается и не связана с инфекционными причинами или с другой патологией. (Рис.9.1A, В, C)

• Д ополнительный или средний зуб является еще одним идеальным источником стволовых клеток. В большинстве случаев, когда эти зубы удаляются, они все еще имеют корень, нетронутое кровоснабжение и здоровую пульпу.

• Зона сбора: Зона сбора для стволовых клеток – от молочного клыка до клыка. (Рис. 9.2)

• М олочные моляры имеют свою пульпу, камеры уничтожаются, прорезываются постоянные моляры, к тому времени молочные моляры расшатываются. В большинстве случаев оставшаяся пульпарная ткань не может быть соответствующей для получения зубных стволовых клеток. Более того, также можно учитывать сохраненные моляры и моляры, удаленные по ортодонтическим причинам. (рис 9.3)

• Пульпа зуба естественно расслоилась, зубы, которые самостоятельно выпали, скорее всего, были некротические, так как они были лишены кровоснабжения. Пациент принес в офис в руке зуб, который не является хорошим кандидатом для получения стволовых клеток. (рис 9.4)

• Ч ересчур болтающийся зуб или тот, который «висит на волоске» не являются кандидатами для получения стволовых клеток. Хотя зуб еще прикреплен к десне, пульпа, скорее всего, является некротической.(рис 9.5)

Зубы мудрости

З доровая пульпа зубов мудрости является еще одним прекрасным источником для жизнеспособных стволовых клеток. Весь или часть третьего моляра, содержащего здоровую пульпу, может быть получен в момент его удаления. Если третий моляр ретенированный, он будет разделен для удаления, пульпа часто остается открытой.

- развивающиеся третьи моляры, имеют больший объем пульпарной ткани, чем зрелые зубы, корни которых полностью сформированы. (рис. 9.6)

- Лучше получать эти зубы во время стадии развития (от 16 до 20 лет), когда стволовые клетки очень активны в формировании корня и поддержке корневых структур.

- Третьи моляры со здоровой пульпой могут быть получены позже в жизни и всегда будут считаться источником для жизнеспособных стволовых клеток.

Постоянные зубы

Все постоянные зубы со здоровой пульпой являются потенциальным источником стволовых клеток.

- Премоляры, нуждающиеся в удалении по ортодонтическим показаниям, являются характерным примером этого.

- Постоянные зубы не должны включать в себя: эндодонтически леченные или нежизнеспособные зубы с активной инфекцией, зубы с тяжелыми заболеваниями пародонта и чрезмерной подвижностью, зубы с глубоким кариесом или большой реставрацией, и зубы со склерозирующими или кальцинированными камерами.

- Возраст важен. Стволовые клетки изнутри пульпы становятся менее пролиферативными по мере старения организма, поэтому лучше, получать стволовые клетки при первой же возможности. (рис. 9.7 and 9.8)

ПОЛУЧЕНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

С тволовые клетки являются уникальными, так как они проходят естественный процесс заживления в течение всей жизни. Стволовые клетки отличаются от других клеток в организме, так как они восстанавливаются и продуцируют специализированные типы клеток. Они заживляют и восстанавливают кожу, кости, хрящи, мышцы, нервы и другие ткани, когда они ранены. (Рис. 9.9 and 9.10)

В результате, удивительные новые методы лечения в настоящее время разрабатываются для лечения целого ряда заболеваний, которые современная медицина в настоящее время считает трудными или невозможными для лечения. Среди них выделяют:

- болезнь Паркинсона

- травмы головного мозга

- заболевания сердца

- диабеты

- артриты

- мышечные дистрофии

- лейкемия

- болезнь Крона

- рассеянный склероз

- пародонтоз

- спортивные травмы

- косметические и омолаживающие процедуры.

Преимущества регенерации стволовыми клетками Криоконсервация зубов

Доступность метода заключается в том, что регенерация стволовыми клетками, содержащимися в зубах, может быть произведена во время плановых процедур, таких как экстракция зубов мудрости, молочных или других здоровых постоянных зубов.

Большая доступность и меньшая инвазивность по сравнению с методами получения и сохранения стволовых клеток из периферической крови, костного мозга, пуповинной крови и т.д.

Удобство. Регенерация зубными стволовыми клетками может быть произведена в любое время в кабинете врача , после того, как был удален здоровый зуб.

Простота использования. Регенерация стволовыми клетками зубов не требует затрат времени на плановое проведение.

Стоматологический банк стволовых клеток

Для чего зубные стволовые клетки ?

Технология хранения клеток делает возможным сохранять ценные стволовые клетки до дня, когда возможно они станут нужны. Вместо утилизации этих клеток и надежды на другой источник в будущем можно получать эти клетки, зная, что получится, когда они станут нужны.

Банк стволовых клеток сууществует уже много лет. Многие семьи уже хранят стволовые клетки для своих детей, в банке пуповинной крови . В настоящее время с открытием стволовых клеток в молочных зубах и зубах мудрости ,появился второй шанс для тех семей , которые упустили эту возможность с пуповинной крови , а также возможность добавить новый тип стволовых клеток для тех семей , которые это сделали .

Банк стволовых клеток прост. Вместо того, чтобы выбрасывать зуб , стоматолог отправить его в лабораторию , где зуб будет обработан и стволовые клетки благополучно заморожены . Если появится необходимость, клетка может быть получена из лаборатории.

П роцесс

Шаг 1: Коллекция зубов (рис. 9.11)

После того, как зуб получен от ребенка, он помещается в коробку для сбора и доставляется в лабораторию.

Шаг 2: Выделение стволовых клеток (рис. 9.12)

Из полученного зуба выделяют клетки и изучают их жизнеспособность.

Шаг 3: хранение зубных клеток (рис. 9.13)

Криоконсервация клеток производится для использования в дальнейшем. (Рис. 9.14)

О бразец разделяется на четыре криопробирки, каждая часть хранится в отдельном месте в криогенной системе. В случае возникновения проблем с одной из единиц хранения, будет доступен другой образец. Клетки хранятся в парах жидкого азота при температуре менее -150 ° С. Эти условия сохраняют клетки и поддерживает их потенциальную эффективность.

П ервые 48 часов после удаления зуба из полости являются критическими. За это время они должны быть подготовлены, упакованы и доставлены в лабораторию для максимально успешного выделения.

О стволовых клетках зуба

Т ерапия стволовыми клетками становится новой революционной волной в лечении болезней и травм с широким спектром медицинских льгот . Она работает путем введения стволовых клеток в область, где нормальные клетки утратили свою функцию из-за болезни или повреждения. Стволовые клетки восстанавливают или заменяют поврежденные клетки, тем самым возвращая их функцию. ( Рис.9.15)

Различные типы зубных стволовых клеток

1 . Адипоциты : адипоциты были успешно использованы для восстановления повреждений сердечной мышцы , вызванных сердечным приступом. Существует также предварительные данные о том, что они могут быть использованы для лечения сердечно-сосудистых заболеваний , заболеваний позвоночника и ортопедических проблем, застойной сердечной недостаточности , болезни Крона , и даже в пластической хирургии.

2 . Хондроциты и остеобласты : хондроциты и остеобласты были успешно использованы для выращивания костей и хрящей , подходящих для пересадки. Они также используются для выращивания зубов животных.

3 . Мезенхимальные . Мезенхимальные стволовые клетки были успешно использованы для регенерации поврежденного спинного мозга- восстанавливались чувство и движение у парализованных людей . В силу того, что они могут образовывать нейронные кластеры , мезенхимальные стволовые клетки также имеют потенциал для лечения нервных дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона , церебральный паралич , а также целый ряд других нарушений. У мезенхимальных стволовых клеток имеется терапевтический потенциал, который шире чем у любых других типов взрослых стволовых клеток .

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ПУЛЬПЫ ЗУБА

Хотя регенерационная способность человеческого комплекса дентин / пульпа не достаточно понятна, известно, что при травме, репаративный дентин формируется в качестве защитного барьера для пульпы. Соответственно, можно ожидать, что пульпа содержащая дентиногенных предшественников отвечает за регенерацию дентина.

Предыдущая работа показала, что пульпа содержит пролиферирующие клетки аналогичные костным клеткам. Они несут остеогенные маркеры и отвечают многим факторам роста для костно/одонтогенной дифференциации. Недавно стоматологические стволовые клетки пульпы (DPSCs) были выделены из удаленных третьих моляров человека. Другая минерализованная ткань, которая имеет много сходств с костью это дентин . Хотя дентин не поменялся на протяжении всей жизни , как кость, имеет место быть его ограниченная регенерация в постнатальном организме. Было сделано предположение, что способность к ограниченной регенерации поддерживается колонией предшественника, связанного с тканью пульпы , который может созревать в одонтобласты. Клоногенные и высоко пролиферативные клетки были получены из ферментативно дезагрегированной пульпы зуба человека и были названы стоматологическими стволовыми клетками пульпы ( DPSCs ) . Эти клетки формируют спорадические , но плотно кальцинированные узелки в пробирке .

Когда DPSCs были пересажены с гидроксиапатиттрикальцийфосфата в иммуноскомпромитированные организмы мышей , эти клетки вызвали дентина -подобную структуру с коллагеновыми волокнами, проходящими перпендикулярно поверхности минерализации, как в естественных условиях, содержащие дентин обогащенный белок, дентин сиалофосфопротеин. Вновь образованный дентин был подобен клеткам человеческого одонтобласта , который участвовал в клеточных процессах создания матрицы минерализации и окружающей интерстициальной ткани , подобно целлюлозе в естественных условиях по отношению к организации сосудистой и соединительной ткани ( рис. 9.16 до 9.19). В отличие от BMSCs , DPSCs не были эффективны в создании костного мозга, адипоцитов и других элементов, которые также отсутствовали в зубной ткане пульпы в естественных условиях. Иммунофенотипирование показало , что DSPCs практически идентичны BMSCs , но каждая популяция производит совершенно разные матрицы минерализации . Чтобы определить возможные различия между этими двумя популяциями , их профили экспрессии генов были охарактеризованы с помощью микрочипов .

ПЕРИОДОНТАЛЬНЫЕ СВЯЗКИ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК (рис. 9.20)

П ериодонтальной связки (PDL) соединяют цемент зуба с альвеолярным отростком. Их функция, прежде всего, поддержка зуба в лунке. В недавнем сообщении были найдены стволовые клетки в человеческих PDL ( PDLSCs ).В результате выяснилось, что PDLSCs имплантированные в голых мышах генерируют цемент/ PDL -подобные структуры , которые напоминают родной PDL тонкий слой цемента , который можно сравнить с плотностью коллагеновых волокон , подобных волоконам Шарпея . После трехнедельного культивирования с адипогенно- индуктивным коктейлем, PDLSCs были дифференцированы в краснопозитивном масле , липидами адипоцитов . После четырех недель костно / одонтогенных индукции , образуются ализариновые -красно- положительным узелки в PDLSC культуре , подобные МСК и DPSCs . Таким образом, PDLSCs имеет потенциал в формировании структур парадонта , в том числе цемента и PDL.

Стволовые клетки десен.

Введение

П ериодонт - область специализированной ткани, окружающей зуб и закрепляющий его к альвеолярной кости (Рис. 9.21). Он состоит из четырех областей; цементирующее вещество, периодонтальная связка (PDL), десны и альвеолярная кость. Цементирующее вещество - слой мезенхимальной ткани, который окружает корень зуба. Его главная функция- он должен служить местом,к которому крепится периодонтальная связка. Другой конец периодонтальной связки крепится к альвеолярной кости, поэтому, за счет этого зуб стоит на определенном месте. Периодонтальная связка состоит из клеток, у которых есть свойства либо фибробластов, либо остеобластов.

Пародонтоз - бактериальная инфекция, которая приводит к повреждению ткани периодонта и является главной причиной потери зуба. PDL проходит ограниченную регенерацию и ремонт, если нет никакой терапевтической причастности. В настоящее время терапевтические методы также несколько неэффективным в том, что они имеют переменную эффективность, а также проблемы безопасности среди других вещей. Есть новые подходы к регенерации PDL, которые вовлекают разработку ткани. Именно в этих новых методах потенциал для использования стволовых клеток может быть применен.

Справка.

Стволовая клетка - термин, который относится к любому числу клеток, которые способны к самообновлению и не стремится быть определенным типом клеток. Взрослые стволовые клетки мультипотентны и могут дифференцироваться в любое количество различных клеток, хотя этот потенциал, чтобы дифференцироваться более ограничен, чем в эмбриональных стволовых клетках. Однако, в отличие от эмбриональных стволовых клеток есть меньше нравственных и государственных ограничений, имея дело со взрослыми стволовыми клетками. Кроме того, использование взрослых стволовых клеток, может оказаться более практичным выбором, когда речь заходит о регенерации тканей. У эмбриональных стволовых клеток также есть высокий потенциал для опухолеобразования, что делает их выбор менее желательным, чем взрослые стволовые клетки. До настоящего времени никакие исследования не были сделаны, чтобы оценить опухолеобразующий потенциал PDLSCs.

М езенхимальные стволовые клетки (MSCs) дифференцируются в различные типы соединительной ткани, такие как мышца, эндотелиальные клетки, фибробласты, остеобласты, адипоциты и хондробласты. С тех пор именно эти типы клеток составляют ткань периодонта, определено, что клетки PDL получены из мезенхимальных стволовых клеток. Периодонтальные стволовые клетки связки (PDLSCs) являются действительно специализированным MSCs (Рис.9.23).

Анализ проточной цитометрии часто делается, чтобы отделить и идентифицировать определенные клеточные популяции. Это достигнуто при помощи лазерного луча, чтобы отделить клетки, основанные на определенном поглощении или флюоресцирующих свойствах этих клеток. Свойства, которые используютсядля выявления конкретных популяций клеток, которые являются уникальными для этих групп населения. Эти маркеры - антигены, которые выражены на определенных клетках и на других клетках не могут быть идентифицированы, используя антитела, которые являются определенными для этих антигенов. Метод проточной цитометрии используется очень часто и в его основой является флюоресцентно-активированная сортировка клеток (FACS).

Вообще, когда стволовые клетки дифференцируются в клетки-предшественники, они проходят различные фазы развития. Прежде, чем они смогут стать полностью дифференцированными клетками, стволовые клетки проходят промежуточную фазу. В этом пункте клетки несколько дифференцированы и считаются клетками - предшественниками. Эти клетки - предшественники должны подвергнуться дальнейшим ответам и дифференцированию прежде, чем они достигнут стадии, в которой их считают полностью дифференцированными клетками. PDLSC дифференцируются в три различных клетки, чтобы составить ткани корешковой коры, PDL, десны и альвеолярной кости. Они включают цементобласты, фибробласты и остеобласты.

Идентификация и расположение PDLSC

Ученые полагали в течение нескольких десятилетий, что были клетки - предшественники, расположенные в пределах периодонтальной связки, которая могла дифференцироваться в кость, корешковую кору и внеклеточную матрицу PDL. Это происходит из-за медленнотекущего времени в популяции клеток, найденных в PDL. Однако, только в 2004, группа ученых изолировала эти клетки и смогла показать, что они были действительно стволовыми клетками. PDLSC были изолированы от PDL зубов мудрости и коренных зубов.

Стволовые клетки, требуемые для формирования различных типов тканей, найденных в периодонте, такие как корешковая кора, связка и кость, имеют мезенхимальное происхождение. Кроме того, присутствие всех этих переменных типов клетки в PDL принудило ученого полагать, что у них было общее происхождение, которое будет стволовой клеткой прародителя. Поэтому, маркеры для мезенхимальных стволовых клеток использовались, чтобы изолировать стволовые клетки, найденные в PDL. Клетки - предшественники были расположены в парасосудистых областях PDL, который произошел из мест в альвеолярной кости. Эти клетки дифференцируются и умножаются и переносятся в различные области около корешковой коры и альвеолярной кости.

В настоящее время нет определенных маркеров клетки, чтобы идентифицировать точное местоположение этих стволовых клеток. Однако, STRO-1 использовался, чтобы идентифицировать общую группу мезенхимальных стволовых клеток в парасосудистых областях PDL.

STRO-1 - маркер поверхности клеток для мезенхимальных стволовых клеток, но не найден в гематопоэтических стволовых клетках. Однако, использование только STRO-1 не достаточно, чтобы идентифицировать и определить местонахождение PDLSCs. Поэтому, другие маркеры поверхности MSC, такие как CD 146 и CD44 также используются. Окрашивание клетки для этих различных маркеров подтвердило, что PDLSCs были, главным образом, расположены в парасосудистой области PDL.

Две различные по морфологии клетки были расположена в парасосудистой области PDL. Первыми были клетки, которые удлинили ядра и удлинили цитоплазму и как правило находились около кровеносных сосудов PDL. Эти клетки напоминают эндотелиальные клетки и поэтому могли быть причиной, что исследования изменяются по числу клеток PDL, которые являются стволовыми клетками, потому что они могли фактически быть эндотелиальными клетками. Второй фенотип клеток, замеченные в парасосудистой области PDL, которые стали положительными для маркеров MSC были круглыми или овальными. У них были видные ядра, очень мало цитоплазмы и ярко окрашивались гематоксилином. Эти вторые фенотипы клеток вероятнее всего являются ствловыми, тогда как первый тип мог быть клетками, кодифференцированными.

Свойства PDLSC

1. Самовозобновление: популяция клеток фибробласта PDL показывает способность к самовозобновлению. Это - один из критериев, которые отмечают их как стволовые клетки. Это самовозобновление замечено в способности к PDL к быстро товарообороту. Хотя периодонт мало регенерирует, когда есть механическое повреждение из-за периодонтита, поэтому, самовозобновление могло быть ответственным за поддержание PDL. Эта способность к самовозобновлению, была изучена при помощи испытаний формирования колонии. Было найдено, что, когда клетки PDL были покрыты металлом с низким удельным весом, они смогли сформировать колонии успешно. Клетки также покрывались металлом и использовались в трансплантации в мышь NOD/SCID, чтобы показать, что они смогли восстановить ткань, которая была повреждена.

2. Мультипотенция: Другая особенность PDLSCs - то, что они в состоянии дифференцироваться во множество различные клеток. Их потенциал к дифференцировке был изучен бегущей колонией, формирующей испытание, используя различные методы индукции. PDLSCs может сформировать адипоциты, таким образом, адипогенез был выполнен в испытании формирования колонии, чтобы определить потенциал для клеток, чтобы дифференцироваться в эти типы клеток. Это было сделано при помощи адипогенной среды и показало, что действительно был сформирован липид богатый вакуолями в колониях. Подобное испытание формирования колонии было сделано, чтобы изучить потенциал к кальцификации. Это испытание формирования колонии поддержало доказательства стволовых клеток в PDL из-за способности клетки дифференцироваться в различные типы клеток.

Маркеры PDLSCs

PDLSCs - специализированная мезенхимальная стволовая клетка (MSC). Поэтому, они используют маркеры подобные для идентификации MSCs. Определенный маркер антигена не существует для MSCs или PDLSCs. Поэтому, комбинация маркеров, которые найдены на MSCs, но не на гемопоэтических стволовых клетках, должна использоваться, чтобы идентифицировать клетки.

Регулирование дифференцировки

Во время развития считается, что ткань периодонта происходит из зубного фолликула. Было несколько факторов белка, которые были выявлены, чтобы играть роль в регулировании типа ткани, к которой могут дифференцироваться клетки PDL. Фактор роста FGF5, как показывали, вызвал обслуживание колонию клеток PDL и заставляет клетки распространяться. Фактора роста - морфогенный белок 7 (BMP-7) побуждает клетки PDL минерализоваться в концах связок, чтобы соединить альвеолярную кость с корешковой корой. Фактор дифференцирования роста 5 (GDF-5), побуждает PDL дифференцироваться в неминерализованную связку, чтобы сформировать тело связки. Интересно, есть доказательства, что дифференцирование отрегулировано по-другому в клетках - предшественниках PDL когда по сравнению со зрелыми клетками в пределах PDL. Это знание важно, при попытке побудить PDLSC дифференцироваться к особому типу клетки.

Трансплантация

Д олгосрочная цель для дантиста состояла бы в том, чтобы использовать технику ткани и PDLSCs, чтобы восстановить поврежденные области в пределах полости рта, чтобы восстановить оригинальную функцию и связь между альвеолярной костью и корешковой корой, чтобы предотвратить потерю зуба. PDLSCs показывают потенциал в наличии важной роли в клиническом использовании, потому что они в состоянии дифференцироваться в различные формы ткани, найденной в пределах периодонта. К тому же исследователи были в состоянии идентифицировать, изолировать и расшириться исключая клетки PDLSC в моделях мыши. В этих моделях мыши PDLSC были восстановлены от тканей PDL, которые были изолированы от извлеченного зуба мудрости. Ткань PDL тогда рассматривали и расширилась, чтобы одобрить быстрое увеличение PDLSC. Тогда используя методы, которые создали благоприятную микроокружающую среду и с комбинацией гидроксиапатит/трикальция фосфата (НА/TCP), чтобы вызвать дифференцирование, эти стволовые клетки были введены подкожно на месте повреждения в пределах полости рта свободным несовершенным мышам. Результаты этих экспериментов видели доказательства регенерации ткани в пределах периодонта, включая связку PDL и подали большую надежду, имеющую клеточную трансплантацию (Рис. 9.24). Однако, прежде, чем такое лечение может быть проверено на людях, должно быть выполнено дальнейшее исследование с другими животными.

Хранение PDLSC

Было недавно показано, что PDLSC может быть восстановлен от периодонтальных тканей связки, которые были заморожены в течение 3 или 6 месяцев и все еще сохраняют их особенности стволовой клетки и способность восстановить ткань PDL которая пересажена в мышей с ослабленным иммунитетом. Замораживание PDLSC также показало, что они поддержали способность дифференцироваться в ее три происхождения, не показали различия в гистологии, когда по сравнению с новым PDL и также выразил положительные маркеры, связанные PDLSC.

Заметные различия были в том, что замороженные PDLSC, по сравнению с новым культурным PDLSC сформировали меньше единственных колоний. Дальнейшее исследование в определении, было ли это связано с временем хранения, которое вызвало это истощение в колониях и если есть максимальный срок, позволенный сохранить эти стволовые клетки, все еще необходимо. Эти доказательства способности PDLSC быть замороженными и все еще поддержать их особенности открывают возможность хранения этих стволовых клеток в течение длительного периода времени в случае, если они необходимы в будущей пересадке пациенту. Криоконсервация ткани PDL, может дать будущее понимание как сохранить другие ткани, которые содержат стволовые клетки.

Будущие исследования.

До сих пор остается много неизученного в области стволовых клеток. Опыты, связанные с определением точного количества существующих СКПС и точного расположения этих стволовых клеток в пределах тканей периодонтальной связки, все еще необходимо провести. В опытах, которые проводились до настоящего времени, использовали ткань периодонтальной связки от извлеченных зубов, культивировали эту ткань, а затем идентифицировали маркеры стволовых клеток периодонтальной связки в пределах культуры. Однако специфическая структура периодонтальной связки на клеточном уровне так и не была создана. Требуется более точная информация о том, при каких условиях цитокины способствуют дифференцировке in vivo СКПС в различных типах ткани в периодонте. Хотя и существуют некоторые белковые факторы, которые, как известно, играют важную роль в дифференцировке стволовых клеток периодонтальной связки, специфический путь их еще не изучен.

Одним из исследований, которые также необходимо выполнить, является открытие специфических маркеров для СКПС. В настоящее время, маркеры, обнаруженные в пределах мезенхимальных стволовых клеток, используются для распознавания СКПС. Эти маркеры также обнаружены на различных уровнях в ткани периоднотальной связки, что доказывает, что периодонтальная связка является гетерогенной тканью и состоит из клеток, находящихся на разных стадиях процесса дифференцировки. Гетерогенная структура ткани периодонтальной связки ставит на обсуждение еще одну важную тему, которую в дальнейшем следует изучить более подробно, заключающуюся в различии свойств стволовых клеток потенциальных доноров и реципиентов. Это различие в свойствах клеток может стать возможным источником иммунного ответа в случае, когда СКПС пересаживают двум людям, имеющим существенное различие в свойствах СК.

Как отмечалось ранее, опыты были проведены путем криоконсервации периодонтальной связки, что позволяет сохранить ткань жизнеспособной для более позднего использования СКПС. Другой необходимой частью информации является максимальное время для криоконсервации ткани периодонтальной связки, в течение которого сохраняется способность к дифференцировке СКПС. В связи с тем, что ткань периодонтальной связки достаточно легко получить от различных доноров, эти клетки могут быть использованы для оптимизации методов криоконсервации, что в дальнейшем позволит применить их к другим типам стволовых клеток. Это делает периодонтальную связку очень важной не только для изучения СКПС, но и для других типов СК. СКПС это мезенхимальные стволовые клетки, следовательно, данные исследований, проводимых в отношении их, могут также применяться к другим мезенхимальным стволовым клеткам, которые более трудно получить вследствие более сложных процедур. Зубы мудрости, которые люди удаляют каждый день, являются неосвоенным источником стволовых клеток от различных доноров, при этом не возникает этических проблем, связанных с приобретением многих других типов СК.

Заключение.

Заболевания пародонта являются всемирной проблемой, затрагивающей людей всех классов. Причиной воспаления является бактериальная инфекция пародонта, в результате которой развивается дегенерация ткани.

Современные методы, применяемые для лечения заболеваний пародонта, являются малоэффективными и могут быть болезненными, вредными и дорогостоящими. Будущие методы лечения могут включать разработки тканевой инженерии с использованием стволовых клеток, обнаруженных в периодонтальной связке.

Причина того, что СКПС представляют такую большую важность, заключается в том, что большинство этих клеток способны к дифференцировке в периодонтальной связке, в составе которой имеются специфические мышечные волокна, прикрепляющие зуб к кости и минерализованная ткань, являющуюся цементом, покрывающим корни нашим зубов. Эти клетки полезны также с клинической точки зрения, поскольку они легко доступны. Теоретически, в один прекрасный день, люди могли бы сохранять эти стволовые клетки, полученные от собственных зубов мудрости. Они могут быть использованы в дальнейшем в жизни для лечения заболеваний пародонта. Идея консервации собственных СК для последующего использования является идеальной для будущего тканевой инженерии с помощью стволовых клеток.

КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВОЙ ХИРУРГИИ

Пересаженные скелетные или зубные стволовые клетки могут быть использованы в один прекрасный день для восстановления черепно-лицевых костей или даже для восстановления зубов. Хотя чаще всего после хирургической абляции рака черепно-лицевые недостатки могут возникнуть вследствие инфекции, травмы, врожденных пороков развития и прогрессировании деформирующих заболеваний скелета. Технологии, применяемые для лечения краниофациальных дефектов, включают в себя использование аутогенных костных трансплантатов и аллопластических материалов. Однако, несмотря на полноценность этих репаративных методов, каждый из них имеет свои недостатки, которые ограничивают их универсальное применение. Трансплантация клеток стромы костного мозга, в которой содержатся скелетные стволовые клетки, может обеспечить перспективу применения альтернативных методов для реконструкции черепно-лицевого скелета в обход многих недостатков алло- и аутотрансплантации. На сегодняшний день большинство исследований доказало эффективность восстановительной терапии с помощью стволовых клеток в экспериментальных моделях на животных. В этих опытах стволовые клетки пересаживали локально на место костного дефекта. Успешная регенерация костных дефектов, которая была бы невозможна за счет клеток местной микросреды, была продемонстрирована как в костях свода черепа, так и в длинных костях моделей. Благодаря этим успешным результатам, полученным в экспериментах на животных моделях, несколько центров приступили к клиническим испытаниям с целью восстановить человеческую кость.

ПРОБЛЕМЫ ЧЕРЕПНО-ЛИЦЕВОЙ ТКАНЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ

• Должна быть определена связь между СК костного мозга и ново выявленными стволовыми клетками из различных черепно-лицевых тканей. Во многих аспектах, черепно-лицевые стволовые клетки схожи со СК костного мозга, особенно по способности к дифференцировке.

• Необходимо изучить, будут ли МСК из черепно-лицевых тканей более эффективными в отношении регенерации черепно-лицевых структур, чем аппендикулярные МСК.

• Также должно быть изучено, способны ли МСК, полученные из черепно-лицевых тканей, восстанавливать не черепно-лицевые дефекты более эффективно, чем аппендикулярные МСК.

• Должен быть исследовано, каким образом механическое напряжение модулирует черепно-лицевой морфогенез и регенерацию.

ТКАНЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗРЕЛЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

В тканевой инженерии очень важно понимать процессы, которые приводят к индукции и регуляции развития зубов. Начальные этапы морфогенеза зубов определяются индуцирующими взаимодействиями между эктодермальными и мезенхимальными клетками. Перед началом одонтогенеза, мигрирующие клетки нервного гребня участвуют в формировании лицевых зачатков и глоточных дуг. Миграция клеток нервного гребня начинается рано во время развития эмбриона на начальной стадии развития зубов.

Зачатки щек образуются из клеток нервного гребня, мигрировавших из сегмента развивающегося ромбовидного мозга и задней области среднего мозга.

В ротовой полости одонтогенез индуцируется around E10.0 when signals в (основном за счет белковых лигандов), are sent from the oral epithelium of the developing oral cavity to the underlying (ecto) mesenchyme. (сигналы из орального эпителия в ротовую полость …????) Не понимаю.

Фактор роста фибробластов 8(FGF8), экспрессируемый в оральном эпителии, индуцирует экспрессию гомеобокс-содержащих генов таких как Barxl, Dlxl/2, Lhx6, Lhx7 and Pax9 в эктомезенхиме. Bmp4, также, экспрессируемый в оральном эпителии, индуцирует экспрессию гомеобокс-содержащего гена Msxl в эктомезенхиму, при этом подавляя экспрессию Barxl и Pax9. Домены экспрессии гомеобокс-содержащих генов координируют развитие зубов. Ко-экспрессия Lhx7, Msxl и Pax9 является уникальной для одонтогенной эктомезенхимы и, следовательно, их экспрессию можно расценивать в качестве молекулярных маркеров индукции раннего развития зуба.

.

Основы раннего одонтогенеза используются для разработки методов генерации зубов, которые можно будет использовать для замены в организме человека. Наш метод заключается в замене эмбриональных клеток, формирующих зубы в эмбрионе, на культивируемые клетки, выделенные от пациента. Рекомбинантные эксплантаты продуцируются гранулами ???? (что то там про замену эктомезенхимальных клеток зачатка нижней челюсти). Клетки, используемые на сегодняшний день, включают нервные стволовые клетки из спинного мозга El4.0, эмбриональные стволовые клетки и клетки костного мозга взрослого.

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ДЛЯ ЗУБНОЙ РАЗРАБОТКИ

Введение

Зубы очень минерализованные органы образовавшиеся в результате объединения двух пластин

зубной и эпителиальной. Эксперименты тканевой рекомбинации указывают, что устные эпителий содержит индуктивный возможности для зубоформирования. Этот потенциал позволяет кондиционирование подлежащей мезенхиме , что в свою очередь дает возможность регулировать дифференцировку эпителиальных клеток. Важность зубных пластинок , полученных в одонтогенезе было показано в экспериментах, где трансплантация клеток зародыша мыши в куриные эмбрионы , дала рост зубов. Многочисленные факторы роста , как было показано , участвуют в различных стадиях эмбрионального развития зубов (то есть инициация, морфогенез , цитодифференцировки). Трансформирующи й фактор роста бета ( TGF- й) суперсемейство , морфогенного белка 2 (БМП-2) и BMP-4 являются ключевыми сигнальные молекулы в регуляции эпителиальных - мезенхимальных взаимодействий во время одонтогенеза . Молекулы фактора роста фибробластов (FGF ) семьи , такие как FGF- 3 , FGF- 4 , FGF -8 и FGF- 10 участвуют в пролиферации клеток и регулируют экспрессию специфических генов-мишеней в зубах. Wnt белки, такие как Wnt -3, Wnt -7b , Wnt - Лоа и Wnt -10b имеют существенную роль как регуляторов клеточной пролиферации, миграции и дифференциации во зуба инициации и формообразования . Другие диффундирующие факторы, такие как звуковой еж ( ШГ ) также способствовать как начала и затем зубной формообразования . Два основных типа клеток участвуют в стоматологической образования твердой ткани : мезенхимы - возникла одонтобласты , которые отвечают за производство дентина и эпителия , полученных амелобласты , образующих эмаль. Одонтобластами являются столбчатые постмитотические клетки , которые образуют слой в контакте с дентином . Процессы формируются в их дистальной части , проникают в дентин и участие в образовании матрицы дентина и минералов. Матрица состоит из коллагена (90%) и не- коллагеновых белков, таких как дентин Sialophosphoprotein ( DSPP ) и дентина белковой матрицы 1 ( DMP- 1). Отложение апатит минералов на этой матрицы приводит к зрелому кальцинированная дентина . Эмаль секретируется ameloblasts вдоль Dentino - эмалевой границы . Эмаль в основном состоит из гидрофобных белков, таких как амелогенина , ameloblastin , enamelin , amelotin , tuftelin и ODAM ( одонтогенный амелобласт связанные белков ) . Вскоре после осаждения эмали , формирование корня начинается вследствие пролиферации клеток во внутреннем и внешнем зубного эпителия в пришеечной области петли . Клетки из стоматологической роста фолликул дать cementoblasts ( образующего цемент , который покрывает дентин корня ) , фибробласты ( генерации периодонтальной связки ) и остеобласты ( разработке альвеолярной кости ) . Цемент , периодонтальной связки и альвеолярной кости являются тканью пародонта , что поддерживает зубы в полости рта. Потеря зубов или отсутствие является общей и часто встречающаяся ситуация , которая может привести FIOM многочисленным патологиям, таким как пародонтит и кариозные заболевания , переломы, травмы или даже генетические изменения . В большинстве случаев эта потеря не является критической , но для эстетических , психологических и медицинских причин ( например, генетические аберрации) замена отсутствующих зубов имеет большое значение. Недавние открытия в области биоматериалов привели к развитию зубных имплантатов , состоящих из биосовместимых материалов , таких как титан , которые могут быть вставлены в верхней и / или нижней челюсти , чтобы заменить отсутствующих зубов . Тем не менее, имплантаты до сих пор не вполне удовлетворительным и их успешное применение в значительной степени зависит от их остеоинтеграции . Количество и качество кости , а также его взаимодействие с поверхности имплантата некоторые важные параметры, которые могут повлиять на реализацию операции. Хотя инновационные материалы и технологии (обработка например поверхность ) были использованы для улучшения имплантата остеоинтеграции , интерфейс металл / кости не обеспечивает полную интеграцию имплантата , тем самым уменьшая его производительность и долгосрочной стабильности . Кроме того, зубной имплантат технологии зависит от объема кости , а устройства ( т.е. ПЭГ) может быть имплантирован только у пациентов , имеющих достаточное количество костной ткани. Нередко возникает необходимость в альвеолярной увеличения объема кости перед любой фиксации имплантата. Для преодоления этих трудностей , новые идеи и подходы появились недавно из быстро развивающихся областях техники стволовых клеток и тканевой инженерии (рис.9.28 ) .

С тволовые клетки в регенеративной медицины

Стволовых клеток определяется как клетка , которая может непрерывно производить неизмененные дочерей и , кроме того, имеет способность генерировать клетки с различными и более узких свойствами. Стволовые клетки могут делиться либо симметрично (с учетом увеличения числа стволовых клеток ) или асимметрично . Асимметричных делений держать количество стволовых клеток неизменными и отвечают за генерацию клеток с различными свойствами . Эти клетки могут либо стремится к терминальной дифференцировки . Предшественники и транзитные амплификации клетки имеют ограниченный срок службы , и поэтому может только воспроизводить ткани в течение короткого периода времени при трансплантации . В отличие от этого, стволовые клетки самообновлению и, таким образом может генерировать любой ткани на всю жизнь . Это является ключевым свойством для успешной терапии . Возможности для расширения стволовых клеток в культуре является необходимым шагом для регенеративной медицины , изначительные усилия были приняты по оценке последствий выращиваний стволовых клеток.

Стволовые клетки не могут быть идентифицированы с достоверностью в любые ткани : ученые полагаются на косвенные свойства, поверхностных белков , снижения клеточного цикла , образование клонов клеток в недифференцированном состоянии . Однако ни один из этих критериев не являются специфическими . Оценка самообновления ¬ это лучший способ , чтобы показать возможность , изоляции и трансплантации п стволовых клеток ( клональная анализ) с последующей возможностью серийных трансплантации и долгосрочного восстановления ткани. В последние годы , стволовые клетки широко используется во многих медицинских дисциплин для ремонта и / или регенерации поврежденных тканей и органов (например кости, связки , сердце) . Новые терапевтические подходы в значительной степени основываются на наших знаниях эмбрионального развития .

Стволовые клетки из человеческих удаленных молочных зубов ( сарай )

Изоляция послеродовых стволовых клеток из легкодоступного источника является необходимым условием для тканевой инженерии и клинического применения. Недавние исследования показали, изоляцию мезенхимальных клеток-предшественников из целлюлозы лиственных резцов человека. Эти клетки были названы сарай ( стволовые клетки из человеческих отслаивается молочных зубов ) и выставлены высокой пластичностью , так как они могут дифференцироваться в нейроны , адипоциты , остеобласты и одонтобластами . В естественных условиях Сарай клетки могут вызвать кость или образование дентина , но , в отличие от пульпы зуба , DPSC не дали комплекс дентин - целлюлозы.

Взрослый пульпы Стволовые клетки ( DPSCs )

После стоматологической травмы , пульпы зуба участвует в процессе, называемом репарацией зубов, где клетки разрабатывают и формируют новую матрицу дентина для ремонта поврежденный участок . Было показано, что пульпа взрослых содержит предшественников , способных образовываться одонтобластами при соответствующих сигналах. Среди этих сигналов являются гидроксид кальция или фосфата кальция материалы , которые составляют целлюлозно - укупорки материалов, используемых стоматологами для распространенных стоматологических процедур. Предшественники пульпы не были четко определены , но некоторые данные свидетельствуют о том , что перициты , которые способны дифференцироваться в остеобласты , также можно дифференцировать в одонтобласты . Ремонт зуба это процесс жизни , таким образом, предполагая, что MSC может существовать во взрослой пульпе зуба . В естественных условиях терапевтического адресность этих взрослых стволовых клеток еще предстоит исследовать .

Стволовые клетки из апикальной части сосочка ( SCAP ) '

Стволовые клетки от апикальной части зубной сосочек человека ( SCAP ) были выделены и их способность дифференцироваться в одонтобластами был по сравнению с периодонтальной связки стволовых клеток ( PDLSCs ). СПДК экспонатвыше пролиферативная скорость и кажется более эффективным, чем PDLSC для формирования зубов . Важно отметить, что SCAP легко доступны , так как они могут быть выделены из третьего моляра человека. Стволовые клетки из зубной фолликула ( ДЛСЦ ) . ДЛСЦ были выделены из фолликула третьих моляров человека и выразить маркеров стволовых клеток Notch 1, STRO- 1 и нестин . Эти клетки можно поддерживать в культуре в течение по крайней мере 15 проходов. STRO- 1 положительно ДЛСЦ могут дифференцироваться в cementoblasts в пробирке и способны образовывать цемент в естественных условиях. Иммортализованные стоматологические фолликул клетки способны воссоздать новый пародонта связки (PDL) после того как в естественных условиях имплантации.

Периодонтальной связки Стволовые клетки ( PDLSCs )

PDL является специализированным ткани, расположенной между цементом и альвеолярной кости и имеет в качестве роли технического обслуживания и поддержка зубов. Его непрерывная регенерация как полагают, связаны мезенхимальные клетки-предшественники , вытекающие из зубной фолликула. PDL содержит STRO- 1 -положительных клеток , которые поддерживают определенную пластичность , так как они могут принять Adipogenic , остеогенной и хондрогенной фенотипы в пробирке. Таким образом, очевидно, что сам по себе PDL содержит предшественники , которые могут быть активированы на самообновлению и регенерации других тканей , таких как цемент и альвеолярной кости .

Костного мозга мезенхимальных стволовых клеток ( BMSCs )

BMSC были испытаны на их способность воссоздать периодонтальной ткани . Эти клетки способны образовывать цемент в живом организме, PDL и альвеолярной кости после имплантации в дефектных тканей пародонта. Таким образом, костный мозг обеспечивает альтернативный источник MSC для лечения заболеваний пародонта . BMSC поделиться многочисленные характеристики с DPSC и оба способны образовывать кости, как и зубные -подобные структуры . Тем не менее, BMSC отобразить нижнюю одонтогенной потенциал, чем DPSC , указывая, что MSC из разных эмбриональных происхождения не эквивалентны. Действительно, DPSC вытекают из клеток нервного гребня , в то время как BMSC происходят из мезодермы . Кроме того, сравнение остеогенной и адипогенной потенциала MSC из различных источников показывает, что , даже если клетки несут общие генетические маркеры , они не эквивалентны , и уже совершил по отношению к определенному пути дифференцировки . Обязательство может возникнуть из воздуха стволовых клеток путем их специфической микро- среды или клеток нишу стволовых . MSC также могут быть получены из нескольких других источников, таких как синовиальной и надкостницы . Поскольку эти клеточные популяции обнаруживать характерные биологические свойства в зависимости от их ткани происхождения , это еще предстоит изучить , какой источник может быть использован для оптимального развития зубов для клинического применения .

В поисках эпителия Возникла Зубные стволовых клеток

Несмотря на значительный прогресс был достигнут с MSC , нет информации для стоматологических EPSC в организме человека. Основная проблема в том, что зубные эпителиальные клетки, такие как ameloblasts и ameloblasts прекурсоров устраняются вскоре после прорезывания зубов . Таким образом, эпителиальные клетки , которые могут быть стимулированы в естественных условиях с образованием эмаль не присутствуют в взрослых зубов человека. По-видимому, единственная возможность воссоздать поверхность эмали технологии стволовых клеток .

Целью регенеративной медицины является для ступенчатого повторно ¬ создать в пробирке все механизмы и процессы , что природа использует при инициировании и морфогенеза данного органа. В этом контексте , исследования стволовых клеток предлагает удивительный и соблазнительный потенциал для тела гомеостаза , ремонта , восстановления и патологии. Возможность манипулирования стволовыми клетками на месте с использованием специфических сигнальных молекул или за счет расширения их экс естественных захватывающее результат фундаментальных исследований . Таким образом, регенеративная медицина стала модным поле и изоляция и манипулирование эмбрионального и взрослого (или послеродовой ) стволовые клетки для создания новых функциональных органов , которые будут заменить отсутствующие или поврежденные органы , представляет собой огромную проблему . Эмбриональные и взрослые стволовые клетки подвергались сильному исследованию , которое фокусируется на развитии в пробирке новых органов, таких как волос, кожи и костей. Взрослые стволовые клетки ( ASCs ) , которые обладают ограниченный потенциал дифференциации , может быть легко выделен от больного и после усиления в пробирке и / или дифференцировки может быть вновь введен в того же пациента , что позволяет избежать иммунного отторжения , как это имеет место для аллотрансплантаты или ксенотрансплантаты . Поскольку многие проблемы остаются , идеальный протокол для человека патологий далеко от использования . Тем не менее, знания в технологии стволовой клетки быстро растет во всех медицинских дисциплин и диктует необходимость новых стратегических подходов во всех областях , в том числе репаративной стоматологии. Лечение стволовыми клетками CON- stitutes общую проблему для стоматологов , а также биологов .

Стоматологические стволовые ниши и другие источники стволовых клеток для развития зубов в пробирке или экс естественных По итогам формирования зубов из эпителиальных - мезенхимальных взаимодействий , две разные популяции стволовых клеток должны считать : эпителиальные стволовые клетки ( EPSCs ) , что даст , поднимаются на ameloblasts , и мезенхимальные стволовые клетки ( МСК ) , которые будут формировать одонтобласты , cementoblasts , остеобласты и фибробласты из периодонтальной связки . Таким образом, зуб инженерно использования стволовых клеток основана на их изоляции , ассоциации и культура как рекомбинантами в пробирке или экс естественных условия для оценки во-первых зуба морфогенез и во-вторых дифференцировка клеток в зубе специфические клетки , что сформирует дентин , эмаль, цемент и альвеолярной кости . Различные подходы могут быть использованы в соответствии с происхождением из стволовых клеток . Многие недавние исследования были сосредоточены на локализации сайты для взрослых тканей / органов , где конкретные группы населения ASC проживают . ASC находятся в состоянии покоя , медленно езда на велосипеде, недифференцированные клетки, которые окружены соседних ячеек и внеклеточного матрикса . Это микросреда является специфическим для электронной каждый отсек стволовых клеток , но , вероятно, зависеть повторно общими факторами, такими как сосудистой или нагрузочным давлением , н. Специализированный микросреда , жилье ASC и ID переходные -усилительных клетки (ОДУ ) , образует "нишу" . > п Понимание этих микросреды и их регулирование является ключевым для успешного воспроизводства подобных ниш " г и для экс естественных инженерии органа с гарантировал, что я « функционального гомеостаза. В зубах , два разных стволовых клеток ® ниши были предложены : шейный петлю грызунов mcisor для EPSC и периваскулярной нише во взрослой зубной Л целлюлозно F ° г MSC. В грызунов резцы распространение EPSC , ® , который расположен в цервикальной области петли , регулируется сигналами от окружающего мезенхимы. FGF L сигналов (в основном FGF- 3 и FGF- 10) имеет особое значение , поскольку он связан с Notch пути. Молекулы , такие как БМП , Activin и фоллистатина также выразил внутри ниши стволовых клеток и как известно, регулируют это обслуживание ^ и функциональность с помощью сложной интегративной сети.

«В пульпе зуба , МСК , как полагают, находятся в периваскулярной нише , но мало что известно о точном месте I и молекулярной регуляции этой нише . Еф рецептора тирозинкиназы семейства молекул наведения видимому, участвует в поддержании человеческого зубной пульпы периваскулярной нише. Еф -B и его лиганд эфрин -B были ингибирует MSC миграции и привязанность через пути МАРК через однонаправленной и двунаправленной передачи сигналов соответственно. В дополнение к зубной MSC целлюлозы , другие популяции MSC были выделены из тканей зуба человека, таких как периодонтальной связки и зубного фолликула , но ничего не известно о существовании нишу в этих тканях .

Мезенхимальные стволовые клетки

MSC могут быть выделены из различных источников. Во-первых описано в костном мозге, MSC были широко охарактеризованы в пробирке с помощью экспрессии маркеров, таких как стро -1, CD 146 или CD44 . STRO -1 клеточной поверхности антиген используется для идентификации остеогенные предшественников в костном мозге , CD 146 с перицитов маркер, и CD44мезенхимальных стволовых клеток маркера. MSC обладают высокой способностью к самообновлению и потенциал дифференцироваться в мезодермальных линий , образующих таким образом хрящ , кость, жировой ткани , скелетных мышц и стромы соединительной ткани . Потенциал стоматологической MSC для регенерации и ремонта зубов была тщательно изучена в последние годы . Ниже мы обсудим мезенхимальные клетки-предшественники , которые были оценены для зубов инженерных puiposes , таких как предшественников , полученных из зубов и костного мозга .

Эпителиальные стволовые клетки из развивающихся моляров

Несколько исследований описывают использование эпителиальных стволовых клеток, отделённых от новорожденного или молодых животных, как правило, из третьих моляров. В этих исследованиях, эпителий был отделен от других клеток, а затем был усилен и связан с MSC (возникло из одного и того же зуба) in vitro в контакте с биоматериалами, такими, как коллагеновые губки или синтетических полимеров. Эти подходы являются перспективными для формирования зубов и/или их регенерации. Однако применение в клинической практике сложно, если не сказать нереально, поскольку это требует использовать зародыш зуба у детей. Использование аутологичных стволовых клеток является более желательным, но возникает вопрос, где найти хороший и надежный источник.

Эпителиальные стволовые клетки из корневой части резца грызунов

Резец грызуна является уникальной моделью для изучения зубных эпителиальных стволовых клеток, в отличие от человека, резцы или других позвоночных, этот зуб растет в течение всей жизни. Эпителиальные стволовые клетки содержаться в нише, которая находится в апикальной части резца грызуна, эпителий которой отвечает за непрерывный рост эмали, изготовления матрицы. Из этой части недифференцированные эпителиальные клетки мигрируют в направлении передней части резца и рождают амелобласты. Хотя эти результаты имеют важное значение для понимания механизмов самонаведения, обновления и дифференциации стволовых клеток, эти исследования не могут быть использованы для лечения людей, так как это потребовало бы введения клеток грызуна в человеческий рот.

Зубные эпителиальные стволовые клетки могут быть отделены, но это характеризуется сложными проблемами, что сильно ограничивает их клиническое применение в организме человека. Таким образом, требуются другие источники. В идеале эти источники должны быть легко доступны, свободные от взрослых особей и производные ячейки должны иметь потенциал для изготовления матрицы. Использование не зубных эпителиальных стволовых клеток станет возможным только при передаче генов с создание одонтогенного потенциала. (рис. 9.29).

Ассоциация эпителиальных и мезенхимальных стволовых клеток

Поскольку зубы формируются из двух разных тканей, строительство зуба логически требует ассоциации/сотрудничество одонтогенной мезенхимальной и эпителиальной клетки. Рекомбинация диссоциированных зубных эпителиальных и мезенхимальных тканей зуба приводит к образованию как in vitro, так и in vivo. Многочисленные попытки были сделаны с весьма многообещающие результаты. Различные группы клеток зубов, полученных от крыс, мышей, свиней были отобраны и успешно имплантированы в сальник ослабленных животных. Во всех отчетах описывалось наличие как дентина и эмали. Это означает, что рекомбинированные клетки могут реорганизовать себя в виде отдельных слоев и, кроме того, что они могут дифференцироваться, как положено, в одонтобласты и амелобласты.

В большинстве этих исследований, клетки были непосредственно посеян на биоматериалы без каких-либо дополнительных процедура in vitro. В исследованиях, в том числе in vitro, до трансплантации in vivo, результаты могли бы оказаться под влиянием нескольких критических параметров, таких, как наличие или отсутствие в сыворотке крови, типа сыворотки, состава питательных сред, плотность клеток и соотношение между эпителиальных и мезенхимальных клеток. По этим причинам, окончательный и универсальный протокол для формирования зубов не существует до сих пор. Что и делает все зубы с эмалью и дентином структур in vivo-это реальность и не утопия. Однако, эти биоинженерных зубы не были произведены так как отсутствуют некоторые важные элементы, например, тканей пародонта, которые помогают правильному закреплению в альвеолярной кости. В последнее время, новый подход был предложен для выращивания зубов мыши в нижней челюсти. В этом исследовании, эпителиальные и мезенхимальные клетки последовательно сеяли в коллагеновый гель, затем имплантировали в полость зуба взрослых мышей. С помощью этой техники п рисутствие всех стоматологических структур, таких как одонтобласты, амелобласты, зубной пульпы, кровеносные сосуды, коронка, периодонтальные связки, корень и альвеолярной кости были соблюдены. Таким образом, внедрение этих клеток в челюсть домашних животных с последующим развитием, созреванием и ростом зуба (рис. 9.30), указывает на то, что стволовые клетки могут быть использованы в будущем для замещения отсутствующих зубов у людей.

Несмотря на выдающиеся достижения в биоинженерии зуба, такая технология может быть применена для человека как восстановительная стоматология по одной простой причине: эпителиальные и мезенхимальные клетки, используемые для восстановление зубов должны быть донорскими. Проблема, которая остается, - это найти новый и легко доступный источник эпителиальных и мезенхимальных стволовых клеток, которые могут быть перепрограммированы для одонтогенного потенциала, а затем, связанные в виде нормального функционального зуба. Еще одной альтернативой может быть использование генетически модифицированных клеток, экспрессирующих специфические гены. В идеале, этот подход должен обеспечивать неограниченный источник клеток и внедрение новой генетической информации для перепрограммирования не зубных клеток в клетки с приобретенными одонтогенными свойства. Хотя этот метод обеспечивает нам неограниченный источник эпителиальных клеток и показывает потенциал генетически модифицированных клеток, которые могут быть использованы для технологий зуба, многие вопросы будут разрешены. Какой ген должен быть использован для запуска одонтогенный программы? Только одного гена достаточно, чтобы перепрограммировать клетки к зубу конкретной ячейки?

Заключение

Взятые вместе, все последние данные четко указывают на то, что контроль морфогенеза и дифференцировка являются проблемой, которая требует глубокого понимания клеточных и молекулярных явлений, вовлеченных в разработку, ремонт и восстановление зубов. Выявление несколько типов эпителиальных и мезенхимальных стволовых клеток зуба и знание молекул, участвующих в судьбе стволовых клеток является значительным достижением. In vitro и in vivo эксперименты с помощью этих клеток предоставили многообещающие результаты иллюстрируются составления полного зуб со всеми стоматологическими структурами, в том числе клетоками и внеклеточного матрикса. Однако многие проблемы остаются нерешенными для клинического использования этих технологий. Использование животных в человеческих клетках ограничивается риском иммунного отторжения.

Кроме того, отделение аутологичных стволовых клеток требует источник легкодоступной клетки без необходимости хирургического вмешательства. Может быть, можно заменить зубные мезенхимальные стволовые клетки, стволовыми клетками другого происхождения. В настоящее время, не представляется возможным, что это с лучай для эпителиальных стволовых клеток. Надежный источник эпителиальных стволовых клеток для этой цели еще предстоит определить. Альтернативным решением является - это использование искусственных коронок. Биоинженерый трехмерный матрикс, состав которого более или менее аналогичный органам реконструкции с добавлением факторов роста может облегчить трансплантацию и дифференцировку стволовых клеток (рис. 9.31). Однако, инжинерию заменителей зуба трудно расширить, так как они дорогостоящие, отнимающих много времени и несовместимые с лечением зуба. Научных знаний не хватает, да и основная задача клеточной терапии - найти компромисс между пользой пациентам, регулирующими органами, увеличением стволовых клеток, требованиями, расходами, охватом медицинского страхования и ролью фармацевтических компаний. Обещанные исследования (Рис. 9.32)