新型脱细胞牙周膜片用于牙周组织再生相关研究

The teeth functioning based on periodontal tissue. How to regenerate periodontal tissue and recover its function has always been a difficult problem to solve. Our preliminary studies have confirmed that decellularized dentin matrix and dental follicle cell sheets can be used for cementum-periodontal complex regeneration. However, there is a certain degree of difference between the regenerated periodontal tissue and natural periodontal tissue on the structure and alignment. The reason is that the scaffold material is lack of natural periodontal membrane’s 3D morphology and extracellular matrix. The development of the decellularization technique is expected to provide a new idea for periodontal tissue regeneration. The preliminary research of this project has constructed the decellularized dentin scaffold and decellularized pulp scaffold which has reserved important protein and factors related to dental tissue regeneration. Based on the above statement, this project is to construct the decellularized periodontal tissue sheet and use it to regenerate periodontal tissues. Then, we try to explore the role of decellularized periodontal membrane in the differentiation of dental tissue-derived stem cells into teeth. Furthermore, we reconstruct periodontal tissue in swine with decellularized periodontal tissue sheet and compound dental follicle cells. Thus, we can provide a new treatment strategy for clinical periodontal tissue regeneration, as well as a new way for the regeneration of bio-root and other tissues and organs.

牙周组织是牙齿发挥功能的基础，如何再生牙周组织并恢复其功能一直是学者们致力解决的难点问题。本项目前期研究证实利用脱细胞牙本质与牙囊细胞膜片能够再生牙骨质-牙周膜样复合体。然而，再生组织与正常牙周组织在结构及排列方式上存在一定程度的差别，其原因在于支架材料缺乏牙周膜的天然三维形态结构及细胞外基质。脱细胞技术的发展有望为牙周组织再生提供新的研究思路。本项目前期构建了脱细胞牙本质及脱细胞牙髓支架，保留了大量细胞外基质和生长因子，复合牙源性干细胞能够再生牙本质及牙本质-牙髓复合体。基于此，本课题拟构建脱细胞牙周膜片支架材料，进行牙周组织再生相关研究。本研究试图阐述脱细胞牙周膜片对牙源性干细胞牙向诱导分化的影响，并在小型猪体内验证脱细胞牙周膜片用于牙周组织再生的可行性，这一目标的实现有望为临床牙周再生提供新的治疗策略，同时也为生物牙根和其他组织器官的再生提供新思路。

牙周支持组织的丧失将导致牙齿松动脱落，进而影响发音和进食，影响人们的身心健康。目前牙周病的治疗主要采用清创式的治疗方案，丧失的牙周组织及牙槽骨不能恢复至原有水平，虽然临床上利用人工骨粉充填来恢复牙槽骨水平，但效果并不理想。生物医学的发展为牙周病的治疗带来新希望，有望为牙周组织再生提供新的研究手段。脱细胞技术是近年来发展较快的组织工程技术，目前已被广泛应用于心脏、角膜、肝脏、肾脏、皮肤等组织的再生，部分研究成果已用于临床疾病的治疗，具有广阔的应用前景。本项目在这一背景下，构建脱细胞牙周组织膜片支架材料，复合牙源性干细胞探究其牙周组织的可行性及有效性研究。本项目分离了牙周组织并诱导其形成牙周组织膜片，成功探索出牙周组织膜片脱细胞方法的最佳方案：0.5% Triton X100处理15分钟、Ca+、Mg+催化的DNase酶处理30分钟。利用此方法获得的脱细胞牙周组织膜片具有较好的强度和韧性并较好的保存了牙周组织细胞外基质。进一步研究显示，牙囊细胞可在脱细胞牙周膜片上粘附，并沿脱细胞处理后余留的牙周膜细胞胞外基质的方向伸展，且接种在脱细胞牙周膜片上的牙囊细胞较培养在普通培养皿中的牙囊细胞具有更快的增殖速率，共培养1周后的Q-PCR的结果显示经脱细胞牙周膜片诱导的牙囊细胞表达成牙相关基因如CAP、BSP、DSP、COLI、COLIII、FN、ALP、OCN均高于对照组，其中ALP、OCN等成骨相关标记物的表达显著升高，表明脱细胞牙周膜片具有成牙诱导能力，能诱导牙源性干细胞牙向分化及成骨向分化。最后，在比格犬牙周缺损的体内移植中，与牙周细胞膜片的对照组相比，脱细胞牙周膜片组更好的恢复了牙周缺损模型中牙槽骨的高度，并观察到了更多的新生牙槽骨及含有血管、神经的排列致密、有序的牙周纤维组织形成。以上结果表明新型脱细胞牙周组织膜片用于牙周组织再生是可行的、有效的，这一研究成果为牙周组织再生及生物牙根的构建提供了新思路，有望开辟传统牙周病及牙缺失治疗的新模式。