新发现的一对干细胞谱系驱动着牙根及其锚定骨骼的形成。理解这些细胞如何转换角色可能为再生天然牙齿铺平道路。
科学家刚刚揭开了未来某天让我们能够再生真正牙齿的细胞"蓝图"。
东京科学研究所的研究人员发现了两种在形成牙根及其周围牙槽骨中起核心作用的独特干细胞谱系。通过研究转基因小鼠并追踪单个细胞随时间的发展，研究团队揭示了引导干细胞在牙齿生长过程中特化的关键信号过程。这些发现可能有助于为旨在再生牙齿和支持骨骼的未来治疗奠定基础。
为何再生牙齿如此困难
长期以来，替换缺失牙齿主要依赖于种植体和假牙等人工解决方案。虽然这些方法有效，但它们无法完全匹配真实牙齿的结构、功能或自然感觉。多年来，科学家们一直在努力理解牙齿最初是如何形成的，希望能找到自然再生牙齿的方法。
这一挑战很复杂。牙齿发育依赖于多种细胞类型和组织之间紧密协调的相互作用，包括牙髓、釉质器官和颌骨中的成骨细胞。这些组件通过复杂的信号网络进行通信，精确控制牙齿的每个部分（从牙冠到牙根）如何成形。尽管经过数十年的研究，这一过程的许多细节仍然不清楚。
追踪发育中牙齿的干细胞
为了填补这些知识空白，由日本东京科学研究所（Science Tokyo）医学与牙科学院牙周病学系助理教授永田瑞树和美国休斯顿德克萨斯大学健康科学中心(UTHealth)的大野和也博士领导的团队，与来自美国密歇根大学和其他机构的合作者一起开展了工作。他们对干细胞在牙齿发育过程中如何分化进行了两项相关研究。研究结果发表在《自然通讯》上。
研究人员利用基因工程小鼠和先进的谱系追踪方法，追踪了生长中牙根"尖端"（根尖区域）细胞的行为。高分辨率显微镜、荧光标记和基因沉默等技术使他们能够观察特定信号蛋白如何影响干细胞最终变成什么类型的细胞。
通过在基因改造小鼠中可视化和追踪牙齿发育，研究人员发现了一个先前未知的间充质祖细胞群体，并揭示了牙根和牙槽骨形成的新机制。
发现两种不同的干细胞谱系
该团队发现了一组先前未知的间充质干细胞，它们分裂成两条不同的发育路径。一条谱系与牙根的形成密切相关，而另一条则有助于构建固定牙齿的牙槽骨。
第一条谱系起源于根尖乳头，这是位于发育中牙根尖端上皮根鞘内的一个软组织区域。这些细胞产生CXCL12，这是一种在骨髓中对骨形成起重要作用的蛋白质。通过称为经典Wnt信号通路的信号途径，这些表达CXCL12的细胞可以变成几种不同类型的细胞。它们可以形成成牙本质细胞（在牙齿中形成牙本质）以及形成牙根外层的成牙骨质细胞。在再生条件下，它们甚至可以发育成生成牙槽骨的成骨细胞。
第二条通路控制骨形成
第二条谱系位于牙囊中，这是一个包围发育中牙齿的囊状结构，有助于形成支持牙齿的组织。在该区域内，研究人员发现了表达甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)的细胞。这些细胞能够分化成成牙骨质细胞、韧带成纤维细胞和形成牙槽骨的成骨细胞。
然而，这种转化并非自动发生。它取决于特定的分子条件。永田解释说："我们观察到，要驱动牙囊中表达PTHrP的细胞成为牙槽骨成骨细胞，需要抑制Hedgehog-Foxf信号通路，揭示了一种独特的牙齿特异性骨形成机制，需要对Hedgehog信号进行刻意的开关调控。"
迈向再生牙齿和骨骼的一步
综合来看，这些发现为我们提供了牙齿及其支持骨在体内如何发育的更清晰图景。通过绘制这两条干细胞谱系及其引导信号的作用，研究人员现在有了更强的理解牙根形成的框架。
永田强调了更广泛的影响，表示："我们的发现为牙根形成提供了机制框架，并为基于干细胞的牙髓、牙周组织和骨骼再生疗法铺平了道路。"
这些研究以"Wnt导向的CXCL12表达根尖乳头祖细胞驱动牙根形成"和"Hedgehog-Foxf轴协调牙囊来源的牙槽骨形成"为题发表。
参考文献：
《Wnt导向的CXCL12表达根尖乳头祖细胞驱动牙根形成》，作者：永田瑞树、Gaurav T. Gadhvi、小森大志、新井祐纪、真壁宏明、朱嘉彦、Ramandeep Kaur、Meer Ali、杨云涛、津角千秋、中井雄太、松下祐纪、Nicha Tokavanich、W. Jim Zheng、Joshua D. Welch、大野则明和大野和也，2025年7月1日，《自然通讯》。
《Hedgehog-Foxf轴协调牙囊来源的牙槽骨形成》，作者：永田瑞树、Gaurav T. Gadhvi、小森大志、新井祐纪、津角千秋、朱嘉彦、Seth N. Nye、杨云涛、折笠志音、高桥章、Peter Carlsson、W. Jim Zheng、Joshua D. Welch、大野则明和大野和也，2025年7月2日，《自然通讯》。
资金支持：美国国立卫生研究院、德克萨斯癌症预防与研究中心、日本牙周病学会、日本促进科学学会
【全文结束】