颌骨BMMSC通过exosome促进3D牙周组织构建与再生的应用与机制研究

Periodontal ligament stem cell (PDLSC) is the main seed cell of tissue engineered periodontal regeneration. Our previous work found jaw-derived bone marrow mesenchymal stem cell (BMMSC) promoting PDLSC regenerative capacity by paracrine. And in 3D tissue regenerative system cell aggregate (CA) of jaw-derived BMMSC and PDLSC was advantaged in regeneration of functional periodontium tissue more stably. However the specific mechanism reminded unclear. It was reported that exosome from BMMSC, containing types of miRNA which enhanced cell biological activity, improved local tissue regeneration. Therefore we speculated jaw-derived BMMSC promoted 3D periodontal regeneration of PDLSC via exosome secretion. This study will ensure jaw-derived BMMSC-exosome promote PDLSC regeneration by knockout of jaw-derived BMMSC-exosome; research different concentrations of jaw-derived BMMSC-exosome affect PDLSC regeneration to choose the best working concentration; and primarily explore different expression of miRNA in jaw-derived BMMSC-exosome and the relationship between Wnt passway and it. This study will provide theoretical foundation for jaw-derived BMMSC promoting periodontal regeneration and experimental foundation for BMMSC-exosome application in 3D tissue reconstruction and regeneration.

PDLSC在组织工程化牙周再生中起到核心作用。我们发现颌骨BMMSC通过旁分泌作用提高PDLSC再生能力，在3D再生系统中二者构建的复合细胞聚合体能够稳定再生出功能性牙周组织。但颌骨BMMSC对PDLSC的作用机制尚不清楚。研究表明BMMSC能够分泌含有多种miRNA的exosome促进组织再生。因此我们推测外源性颌骨BMMSC通过exosome提高PDLSC在3D牙周组织再生中发挥的作用。本项目拟通过阻断颌骨BMMSC-exosome表达，明确其对PDLSC的作用；研究不同浓度颌骨BMMSC-exosome对PDLSC牙周再生的影响，明确其最佳作用浓度；初步探索颌骨BMMSC-exosome中差异表达的miRNA及其与分化相关的Wnt信号通路的关系。本项目的研究为颌骨BMMSC促进工程化牙周再生提供理论依据，为推广BMMSC-exosome在3D组织构建与再生系统中的应用奠定实验基础。

牙周炎主要是由炎症因子侵袭牙周组织引起的口腔疾病，我国人群中的发病率达70%，55岁以上人群高达90%。牙周炎的临床治疗仅能制止进一步附着丧失，无法实现牙周组织再生。因此，干细胞和组织工程方法再生牙周组织被寄予厚望。而牙周膜干细胞（PDLSCs）和骨髓间充质干细胞（BMMSCs）被证实参与了牙周组织的病理性和生理性修复、再生，是牙周再生的理想种子细胞。.我们前期的研究发现，颌骨BMMSCs（JBMMSCs）通过旁分泌作用重建再生微环境，提高了PDLSCs的生物学性能，促进其牙周再生。因此我们提取JBMMSCs来源的exosome（JB-exo）观察其对PDLSCs生物学活性的影响，明确JB-exo对PDLSCs CAs裸鼠皮下异位和小型猪牙槽骨原位体内牙周再生的作用。.首先，我们培养hJBMMSCs和hPDLSCs，提取、鉴定hJBMMSCs-exosome。明确梯度浓度的JB-exo对PDLSCs/PDLSCs CAs体外生物学活性的作用，选定最佳的JB-exo使用浓度。.其次，我们将JB-exo作用于PDLSCs CAs，观察其生物学特性的差异。分别在裸鼠皮下异位和小型猪牙槽骨原位体内检验牙周再生，明确其对的PDLSCs CAs分化作用的影响。.最后，我们阻断JBMMSCs的exosome分泌，构建Rab27a--JBMMSC/PDLSC CAs。观察Rab27a--JBMMSC/PDLSC CAs和JBMMSC/PDLSC CAs与生物材料CBB复合后在裸鼠皮下异位和小型猪牙槽骨原位体内牙周再生的效果。.我们的结论是hJBMMSCs通过exosome可以有效的促进hPDLSCs的增殖、成骨分化以及原位异位牙周再生能力。为JBMMSCs促进3D牙周组织构建与再生提供了理论依据，为进一步推广BMMSCs-exosome在3D组织构建与再生系统中的应用奠定了实验基础。