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コラーゲン・マトリックスを用いたヒト歯科幹細胞の骨形成の可能性
Osteogenic prospective of deriving human dental stem cells in collagen matrix boost.
PMID: 29143185 DOI: 10.1007/s10856-017-6001-9.
抄録
口腔組織に由来する幹細胞は、非侵襲的または低侵襲的な方法で採取できるため、臨床的な骨再生のための魅力的な代替資源となる。本研究では、頬側脂肪パッド（BFP）、埋伏歯の歯髄（DP）、歯根膜（PDL）からヒト歯科幹細胞（DSCs）を採取し、それぞれBFPSC、DPSC、PDLSCsを得たので報告する。選択した培地で細胞を精製し、幹細胞培養液で継代培養した。精製された細胞は、成長速度、免疫染色、多系統分化能によって幹細胞であることが確認された。精製された細胞は、プラスチックへの付着、幹細胞特有のマーカーの発現、多系統への分化能を示した。免疫細胞化学的解析により、DPSCはBFSCやPDLSCよりも骨形成能が高いことが確認された。フォン・コッサ染色とアリザリンレッド染色で評価したカルシウムリッチな沈着物は、DPSCをI型コラーゲンマトリックス上で培養した場合、コラーゲンなしの場合よりもミネラル化が進んでいた。さらに、DPSCを播種したI型コラーゲンマトリックスは、一貫して骨形成を維持し、コラーゲンなしで培養したDPSCよりも1〜2週間ほどミネラル形成が促進された。ラットの頭蓋骨欠損部に移植されたDPSC-seed collagen type I matrixのX線写真解析では、8週間後に有意な骨再生が認められた。これらの結果から、冗長な口腔組織は、臨床的な骨再生のための成体多能性幹細胞の供給源として利用できることが示唆された。DPSCのバイオマーカー（赤）、核（青）、明視野形態のトリプルオーバーレイ画像。コラーゲン・マトリックスを用いて培養した下の画像では、オステオカルシン（左）の発現とsox9（右）の発現の欠如により、骨分化が特異的に進行していることがわかる。
Stem cells derived from oral tissue represent a highly attractive alternative source for clinical bone regeneration because they can be collected by non-invasive or minimally invasive procedures. Herein, we describe the human dental stem cells (DSCs) deriving from buccal fat pads (BFP), dental pulp (DP) of impacted teeth, and periodontal ligaments (PDL) to obtain BFPSCs, DPSCs, and PDLSCs, respectively. Cells were purified with selected medium and expanded through passages in stem cell culture medium. Purified cells were characterized for stemness by their growth rate, immunostaining, and multilineage differentiation ability. They showed plastic adherence, expression of stemness-specific markers, and multilineage differentiation potential. Immunocytochemistry analysis confirmed that DPSCs had more osteogenic potential than BFSCs and PDLSCs. Calcium-rich deposits, evaluated by von Kossa and Alizarin red staining, showed greater mineralization when DPSCs were cultured on collagen type I matrix than without collagen. Furthermore, DPSC-seeded collagen type I matrix maintained consistent osteogenesis and boosted mineral formation by 1-2 weeks over that in DPSCs cultured without collagen. Radiographic analysis of DPSC-seeded collagen type I matrix transplanted into rat cranial defects showed significant bone regeneration after 8 weeks. These results suggested that the redundant oral tissue can be used as a source of adult multipotent stem cells for clinical bone regeneration. Triple overlay images with biomarkers (red), nuclei (blue) and bright field morphology of DPSCs. The specifically osteo-differentiation shown by osteocalcin (left) expression and lack of sox9 (right) expressed in the images below which were cultured with collagen matrix, contrast with no collagen matrix group above.