歯髄・象牙質の再生。現在の状況と将来の展望

Pulp-dentin Regeneration: Current State and Future Prospects.

抄録

再生歯内療法の目的は、壊死や感染した歯の歯髄機能を正常に戻すことであり、その結果、歯髄の自然免疫、ミネラル化による歯髄の修復、歯髄の知覚などの保護機能を回復させることである。歯髄という特殊な微小環境において、組織工学の三要素を実現するには、感染制御、生体材料、幹細胞が必要である。血行再建術は歯根端部の歯周炎を解決するのに有効であるが、それだけでは歯髄-象牙質の再生をサポートしないことが複数の研究で示唆されている。最近では、歯髄の間葉系幹細胞（MSC）を用いた歯内再生のための細胞ベースのアプローチが、自家移植による生体内での歯髄-象牙質再生という点で有望な結果を示している。歯髄再生には細胞ベースのアプローチが必要であるが、臨床応用にはいくつかの課題があり、歯髄MSCの加齢に伴う表現型の変化、組織ソースの利用可能性、実験室でのMSCの増殖に伴う安全性と規制などを克服しなければならない。MSCsを移植することで、これらの問題のいくつかを解決できるかもしれないが、MSCsの長期的な安定性と歯髄-象牙質再生における有効性については、さらなる調査が必要である。当研究室では、MSCの代替ソースとして、上皮可塑性遺伝子を調節することにより、ヒト初代ケラチノサイトから上皮間葉転換した誘導型MSC（iMSCs）を開発した。当初、私たちはp63遺伝子の主要なアイソフォームであるΔNp63αを過剰発現させると、上皮間葉転換が起こり、幹の特性を獲得することを示しました。さらに最近では、siRNAを用いてすべてのp63アイソフォームを一過性にノックダウンすることでiMSCを作製し、プロトコルをさらに単純化するとともに、ウイルスベクターの潜在的な安全性の問題を解決した。これらの細胞は、内在性のMSCの組織源を持たない患者に有用であると考えられる。今後の研究では、これらのiMSCの有効性のレベルを明らかにし、根管の微小環境に移植した際の機能的な歯牙芽細胞への分化能力を評価する予定である。

The goal of regenerative endodontics is to reinstate normal pulp function in necrotic and infected teeth that would result in reestablishment of protective functions, including innate pulp immunity, pulp repair through mineralization, and pulp sensibility. In the unique microenvironment of the dental pulp, the triad of tissue engineering would require infection control, biomaterials, and stem cells. Although revascularization is successful in resolving apical periodontitis, multiple studies suggest that it alone does not support pulp-dentin regeneration. More recently, cell-based approaches in endodontic regeneration based on pulpal mesenchymal stem cells (MSCs) have demonstrated promising results in terms of pulp-dentin regeneration in vivo through autologous transplantation. Although pulpal regeneration requires the cell-based approach, several challenges in clinical translation must be overcome-including aging-associated phenotypic changes in pulpal MSCs, availability of tissue sources, and safety and regulation involved with expansion of MSCs in laboratories. Allotransplantation of MSCs may alleviate some of these obstacles, although the long-term stability of MSCs and efficacy in pulp-dentin regeneration demand further investigation. For an alternative source of MSCs, our laboratory developed induced MSCs (iMSCs) from primary human keratinocytes through epithelial-mesenchymal transition by modulating the epithelial plasticity genes. Initially, we showed that overexpression of ΔNp63α, a major isoform of the p63 gene, led to epithelial-mesenchymal transition and acquisition of stem characteristics. More recently, iMSCs were generated by transient knockdown of all p63 isoforms through siRNA, further simplifying the protocol and resolving the potential safety issues of viral vectors. These cells may be useful for patients who lack tissue sources for endogenous MSCs. Further research will elucidate the level of potency of these iMSCs and assess their transdifferentiation capacities into functional odontoblasts when transplanted into the root canal microenvironment.