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BMP-2/FGF-2遺伝子活性化足場の歯髄キャッピングへの応用
Application of BMP-2/FGF-2 gene-activated scaffolds for dental pulp capping.
PMID: 32415397 DOI: 10.1007/s00784-020-03308-2.
抄録
目的:
ヒト歯髄幹細胞（DPSC）に対する非ウイルス性遺伝子治療の効果をin vitroおよびex vivoモデルで評価する。
OBJECTIVES: To evaluate the effect of non-viral gene therapy on human dental pulp stem cells (DPSCs) in an in vitro and an ex vivo model.
材料および方法:
ポリエチレンイミン（PEI）と線維芽細胞増殖因子-2（pFGF-2）および骨形態形成因子-2（pBMP-2）をコードするプラスミドDNA（pDNA）からなるナノプレックスをDPSCで培養し、細胞毒性、タンパク質発現、および鉱物化活性を評価した。これらのナノプレックスまたはミネラル三酸化物凝集体（MTA）を担持したコラーゲン足場は、14日間にわたって歯髄反応を評価するために、ex vivo歯培養モデルで利用された。すべてのナノプレックス製剤は、動的光散乱および電気泳動移動度を測定することにより、それぞれサイズおよびゼータ電位について特徴づけられた。
MATERIALS AND METHODS: Nanoplexes comprising polyethyleneimine (PEI) and plasmid DNA (pDNA) encoding for fibroblast growth factor-2 (pFGF-2) and bone morphogenic protein-2 (pBMP-2) were cultured with DPSCs to evaluate cytotoxicity, protein expression, and mineralization activity. Collagen scaffolds loaded with these nanoplexes or mineral trioxide aggregate (MTA) were utilized in an ex vivo tooth culture model to assess pulp response, over a period of 14 days. All nanoplex formulations were characterized for size and zeta potential by measuring dynamic light scattering and electrophoretic mobility, respectively.
結果:
また、PEI-pBMP-2および/またはpFGF-2ナノプレックスを含むコラーゲン足場は、MTAと比較して、細胞増殖、BMP-2およびFGF-2の発現、および鉱物化を有意に増加させた。PEI-pBMP-2および/またはpFGF-2ナノプレックスを含むコラーゲン足場は、MTAと比較して、細胞増殖、BMP-2およびFGF-2の発現、および鉱物化を有意に増加させた。生体外組織検査では、MTA群と足場群の両方において、保存状態の良い歯髄と健康な組織が観察された。足場と接触している結合組織は緻密で均質であり、一部の細胞は足場と接触しているか、足場内に存在していた。
RESULTS: DPSCs treated with the nanoplexes showed increased cell proliferation and enhanced expression of BMP-2 and FGF-2 proteins. Collagen scaffolds containing PEI-pBMP-2 and/or pFGF-2 nanoplexes significantly increased cell proliferation, BMP-2 and FGF-2 expression, and mineralization when compared to MTA. Ex vivo histology showed a well-preserved pulp and healthy tissue in both the MTA and scaffold groups. Connective tissue in contact with the scaffold was dense and homogeneous, with some cells present in contact and within the scaffold.
結論:
pBMP-2/pFGF-2ナノプレックスをDPSCに導入すると、MTAと比較してBMP-2とFGF-2の発現が増加し、増殖が促進され、ミネラル化特性が向上した。これらの知見は、ex vivoでの観察からも裏付けられた。
CONCLUSION: Transfection of DPSCs with pBMP-2/pFGF-2 nanoplexes resulted in increased expression of BMP-2 and FGF-2, enhanced proliferation, and mineralization properties compared to MTA. These findings were supported by the ex vivo observations.
臨床的有用性:
このような生物学的アプローチは、主に空の根管内にDPSCを移植することで得られる人工歯髄組織の効果的な管理に新たな知見をもたらすものである。
CLINICAL RELEVANCE: This biological approach in pulp capping brings new insights into the effective management of engineered pulp tissues, mainly those generated by the transplantation of DPSCs in empty root canals.