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哎,可惜了我的智齿!
日期:2018/01/30

干细胞就像变形器,可以转化成生物体内各种细胞类型,为治疗一些慢性或晚期疾病提供新的可能。UNLV的研究人员研发了一种提取牙齿根髓,扩增干细胞的方法,能够使复制得到的干细胞数量大幅增加,用于治疗多种疾病。

“干细胞可以从几乎任何活组织中提取出来,” UNLV口腔正畸高等教育项目主任James Mah博士说。“甚至可以在死者的组织中找到。但同时也面临问题,干细胞的提取面临的最大挑战是,如何收集到足够的干细胞,并在使用之前妥善地储存。”

 

Mah博士和UNLV生物医学科学教授Karl Kingsley等研究人员决定接受这个挑战,他们通过多次实验来探究牙齿干细胞研究的新途径,在这一过程中,他们发现了一种提取大量干细胞的新方法,而来源竟是智齿!

“全国大约有500万名成年人的智齿,或者第三磨牙被拔除。”Kingsley说。“在接受正畸治疗的患者中,常常需要拔牙。而这些牙齿中的大部分是健康的活髓牙,可用于再生受损的细胞。

 

攻克难题

 

牙齿根髓可以提供两种多功能干细胞:一种可以转化为其来源有机体中的任何细胞,另一种可以转化为其来源有机体中特定种类的细胞。虽然明确了干细胞来源,但提取回收仍是一大难题。

提取牙齿根髓的常用方法包括钻开、切除顶部或击碎,但方法各有利弊,牙钻的热损伤、冲洗牙齿时水中的腐蚀元素、污染的釉质颗粒等等都将导致干细胞回收率较低:因此,研究人员试图研发更高效的牙髓提取方式。

最初的设想很简单:把牙齿像坚果一样夹开,然后取出果仁。然而牙齿表面不规则且形状不均匀,所以牙齿开裂后通常会出现和用锤子砸开一样的粉碎状,使得可提取的活干细胞数量非常少。为解决这一难题,专家学者间进行了多种尝试。

牙科学者Happy Ghag参考断裂力学原理,决定用一种新技术来使牙齿一刀两断,过程类似于切割玻璃。

所使用的仪器被研究团队称之为“牙齿爆破器5000”(Tooth Cracker 5000),用夹子把牙齿固定在切割工具上,在表面打花刀,然后用刀刃将其切开,从而获得到完好的的半颗牙齿,即完好、无污染的根髓。

设计出牙齿爆破器5000之后,Mah博士和Kingsley测试了25颗牙齿,并获得了100%的成功率。

在成功获取牙齿根髓后,研究人员面临的下一挑战是从断裂的牙齿中回收干细胞。为检验新断裂方法的干细胞回收率,Mah博士和Kingsley染色了31颗牙齿断裂的牙髓标本,以突出其中所含的干细胞。死细胞在染色后会变蓝,而活细胞则清晰可见。通过显微镜下观察发现,80%的提取细胞保持清晰。

“测试结果是喜人的,” Mah博士说,“我们将活干细胞的回收成功率提高到原来的四倍,潜在应用价值巨大。”

 

复制备用

 

在掌握断裂和提取技术之后,研究小组着眼于确定什么样的干细胞可以被回收,以及如何最有效地储存。

“在生物体内正常细胞通常在10次复制或传代后死亡,而干细胞可以无限复制,”Kingsley指出。为了从牙髓中分离出干细胞,研究人员从牙髓中提取细胞并将其放入在培养皿中培养。一旦细胞覆盖培养皿,则将培养物分成两半,重复这个过程10到20次。

培养过程结束时,所有的非干细胞已经死亡。Kingsley收获了剩余干细胞并收集了其核糖核酸(RNA),这些核糖核酸转化成蛋白质,而蛋白质可以成为生物标记物,用来描述每种干细胞类型及其各自的复制率。

“世界各地的科学家正在试图找出什么类型的干细胞可以转化成为新的细胞或不同的组织类型。” Kingsley说。“我们已经知道,牙髓干细胞的一些亚群可以转化为神经元,用于治疗阿尔茨海默症或帕金森等认知性疾病。”

Kingsley还指出,世界各地的科学家小组正在应用动物模型来检验干细胞治疗神经系统疾病的可能。动物试验的早期迹象是积极的,研究下一步将测试人类干细胞,从而治疗人类面临的各种慢性疾病。

“干细胞对于治疗多种疾病,包括癌症、关节炎和肺部疾病等都有潜在的应用价值。” Kingsley说。“接下来将着重实现尽早收集并储存干细胞以备不时之需”

 

保存战果

 

据研究成年人达到30岁以后,牙齿中多能干细胞的数量将急剧减少,然而人们可以捐献牙齿中发现的干细胞,就像他们可以在外科手术前捐献血液或保存脐带一样。在进行拔除智齿或根管治疗时,干细胞即可被回收并储存以备将来使用。而储存就涉及到研究的下一步进展:低温过程。

“存储干细胞没有标准的冷生作用或冷冻过程,” Kingsley说,“有许多科研组织收集并冻结牙齿以供将来使用,但目前没有证据证明冷冻保存的长期效果。我们还不能确定细胞能存活多长时间。”

“Kingsley博士和我所做的工作只是模式转变的一部分。” Mah博士说,“我们的断裂过程可能加速收集和人工冻结的过程,从而保持较高的干细胞数量,我们的进一步研究是如何利用这些细胞治愈疾病。”

(文章来源 News Center UNLV, 由《世界牙科技术》编译)

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