研究人员在东京科学研究所发现两种不同的干细胞系，它们负责形成牙根和周围骨骼，并揭示了协调其发育的信号网络。研究人员揭示了细胞如何发育和特化，推进了再生牙科治疗的前景。
东京科学研究所的研究人员已经确定了两种分别负责形成牙根和固定牙齿的牙槽骨的干细胞系。
通过使用基因修饰小鼠和谱系追踪方法，该团队揭示了特定信号通路如何在牙齿发育过程中指导干细胞特化。他们的发现提供了宝贵的见解，有助于未来推进再生牙科领域。
真实牙齿再生的挑战
在牙科科学中，再生失去的牙齿及其周围骨骼结构的能力是最受追捧的目标之一。多年来，牙齿替换一直依赖于人工替代品，如牙科植入物和假牙。尽管这些解决方案可以有效恢复功能和外观，但它们无法完全复制真实牙齿的自然感觉、生物整合或结构复杂性。
这一局限性促使研究人员探索自然牙齿形成的过程，希望开发出能够更全面恢复缺失牙齿的再生治疗方法。
然而，牙齿和骨骼的形成是一个极其复杂的过程。它依赖于多种组织的协调活动，包括釉质器官、牙髓和颌骨细胞。这些组成部分必须通过精细调节的信号网络进行通信，以控制牙冠、牙根和支撑牙齿的牙槽骨的形成。尽管经过数十年的研究，这些相互作用的许多方面仍然知之甚少。
追踪牙根和骨细胞的起源
为解决这些知识空白，由东京科学研究所（Science Tokyo）医学与牙科学院牙周病学系助理教授长田瑞树（Mizuki Nagata）和休斯顿德克萨斯大学健康科学中心（UTHealth）的Wanida Ono博士领导的国际团队，与密歇根大学和其他机构的研究人员合作。
他们的工作重点是指导发育中牙齿干细胞分化的分子和细胞机制。研究结果作为两篇配套研究发表在2025年7月1日和7月2日出版的《自然通讯》第16卷上。
通过在基因修饰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，并揭示了牙根和牙槽骨形成的新机制。该团队使用基因修饰小鼠和先进的谱系追踪技术，研究细胞群如何在牙根的"尖端"（顶端区域）特化和组织自己。通过显微技术、荧光细胞标记和基因沉默，研究人员能够清晰地观察关键信号蛋白对牙齿发育过程中细胞命运的影响。
识别两种不同的干细胞群
通过这种方式，研究团队确定了一个先前未被认识的间充质干细胞群，它们产生两个不同的谱系：一个与牙根发育密切相关，另一个与牙槽骨形成相关。第一个谱系源自位于上皮根鞘内顶端乳头的细胞——生长牙根尖端的一簇软组织。
这些细胞表达CXCL12，这是一种在骨髓骨形成中起关键作用的蛋白质。通过一种称为经典Wnt通路的化学信号通路，顶端乳头CXCL12表达细胞不仅可以分化为形成牙齿的成牙本质细胞，还可以在延长的牙根上分化为形成牙骨质的成牙骨质细胞，甚至在再生条件下分化为形成牙槽骨的成骨细胞。
另一个谱系集中在牙囊中，牙囊是一种包裹发育中牙齿并有助于形成周围锚定结构的囊状结构。研究团队发现，甲状旁腺激素相关蛋白（PTHrP）表达细胞群可以分化为成牙骨质细胞、韧带成纤维细胞和形成牙槽骨的成骨细胞。有趣的是，研究人员指出，这种转化只在特定情况下发生，正如长田瑞树解释的那样："我们观察到Hedgehog-Foxf通路需要被抑制，以驱动牙囊中PTHrP表达细胞的牙槽骨成骨细胞命运，揭示了一种需要对Hedgehog信号进行刻意开关调节的独特牙齿特异性骨形成机制。"
迈向再生牙科疗法
这两项研究的结果共同推进了我们对牙齿和牙槽骨如何在体内发育的理解，为它们复杂的生长机制提供了一些急需的线索。"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，"长田瑞树总结道，展望未来。
参考资料：
"Wnt-directed CXCL12-expressing apical papilla progenitor cells drive tooth root formation" 由长田瑞树（Mizuki Nagata）、Gaurav T. Gadhvi、Taishi Komori、Yuki Arai、Hiroaki Manabe、Angel Ka Yan Chu、Ramandeep Kaur、Meer Ali、Yuntao Yang、Chiaki Tsutsumi-Arai、Yuta Nakai、Yuki Matsushita、Nicha Tokavanich、W. Jim Zheng、Joshua D. Welch、Noriaki Ono和Wanida Ono撰写，2025年6月31日发表在《自然通讯》上。
DOI: 10.1038/s41467-025-61048-x
"A Hedgehog–Foxf axis coordinates dental follicle-derived alveolar bone formation" 由长田瑞树（Mizuki Nagata）、Gaurav T. Gadhvi、Taishi Komori、Yuki Arai、Chiaki Tsutsumi-Arai、Angel Ka Yan Chu、Seth N. Nye、Yuntao Yang、Shion Orikasa、Akira Takahashi、Peter Carlsson、W. Jim Zheng、Joshua D. Welch、Noriaki Ono和Wanida Ono撰写，2025年7月2日发表在《自然通讯》上。
DOI: 10.1038/s41467-025-61050-3
资助：美国国立卫生研究院、德克萨斯癌症预防与研究所、日本牙周病学会、日本促进科学学会
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