干细胞在组织工程及再生医学中的应用

许瑾 王晓冬 王胜洁

【摘 要】随着干细胞技术的日趋成熟，国际上干细胞在组织工程、再生医学等方面的应用取得诸多进展，国内近期也刚刚颁布干细胞临床研究的管理办法，迈出了干细胞临床转化的第一步。作者总结了国内以及国际上干细胞治疗的最新指导原则及管理法规的要求，汇总全球最新的干细胞治疗的研究进展及临床申请情况，并对干细胞制剂的药物毒理学评价方法及要求进行了介绍。

【关键词】干细胞;组织工程;再生医学

【中图分类号】R318 【文献标识码】B【文章编号】1002-8714（2020）09-0188-01

1 牙周组织工程相关的干细胞

1.1牙周膜干细胞（periodontalligamentstemcells，PDLSCs）

2004年，Seo等刮首次分离出人PDLSCs，发现其在体内能形成包含牙骨质、牙周膜和牙槽骨的类天然牙周组织，而且增殖速度快、增殖能力强，这是其用于牙周组织工程的基础。在体外诱导条件下，PDLSCs能夠分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞，不仅具有这些细胞的形态、结构特点，而且表达其表面特异性标记物。此外，PDLSCs表达间充质细胞特异性标记分子STRO-1、CD16、CDl05、CDl06及血管周细胞标志分子3G5和α-SMA，为PDLSCs的来源和组织学定位研究提供了证据。PDLSCs不同于骨髓间充质干细胞的特点是表达腱组织特异性标记Scleraxis。PDLSCs的发现为牙周再生机制研究和临床牙周再生治疗提供了新途径，成为牙周病学研究的热点和焦点。目前PDLSCs已开始用于前临床研究，有人将猪PDLSCs与HA/TCP复合治疗自体牙周炎所致的牙周缺损模型，结果新生牙周组织修复了牙周缺损。我们也分离了犬PDLSCs，将其与纳米羟基磷灰石-胶原一多聚乳酸（nHAC/PLA）复合，体内移植发现移植体具有很强的成骨能力，并能有效增高犬牙槽嵴、再生牙周组织（结果待发表）。这些研究表明，PDLSCs作为牙周直接来源的干细胞，用于牙周组织工程化再生具有以下优点：①取材于因正畸治疗需要或阻生拔除的牙齿，不增加患者痛苦且能用于自体治疗，解决了组织工程器官应用中免疫排斥的难题，简便可行;②在牙周局部环境可直接分化形成牙周3种支持组织，效果可靠;③增殖潜力大，再生效能高。但PDLSCs取材组织量少，干细胞含量低，体外扩增达到使用量时细胞多已分化或老化，因而寻找来源丰富可靠的种子细胞成为牙周再生的主要课题之一。

1.2骨髓间充质干细胞（bonemesenchymalstemcells。BMSCs）

BMSCs具有分化为几乎所有细胞类型的潜能，是目前研究最成熟、应用最多的成体干细胞，已广泛应用于多种组织或器官再生研究。日本学者Kawaguehi等采用可注射组织工程骨复合BMSCs用于犬种植体周围骨缺损修复，取得了良好的修复效果。随后他们将自体BMSCs与胶原复合治疗犬牙周缺损，发现缺损部位形成了包含牙骨质、牙槽骨和牙周膜在内的类天然牙周组织，表明BMSC可能具有与PDLSCs一样的牙周修复潜能。他们还将患者自体BMSC和通过外周血获得的含血小板血浆（PRP）制成凝胶，移植到牙周病患者牙周缺损部位，结果恢复牙周附着达4mm，牙周炎症状消失。这些研究为牙周再生研究提供了又一重要而丰富的细胞来源。BMSCs最大优点是来源丰富，可直接从患者骨髓吸取，并能自体应用，具有分化为牙周所有组织的潜能，因而近年来BMSCs用于牙周组织工程已受到关注，被认为是很有前途的牙周组织工程种子细胞。BMSCs的缺点是干细胞含量少（1/10万），增殖能力相对较弱，增殖速度较慢;另外，用于牙周再生临床还需全麻患者吸取骨髓，增加患者新的创伤和痛苦，目前还不容易为患者所接受。

1.3 ASCs在生物材料上的生长及成骨分化机制

生物材料在骨组织工程中占据着非常重要的地位。良好的生物相容性、生物降解性以及良好的力学性能是骨组织工程支架材料的必备条件。现有的骨组织工程支架材料如羟基磷灰石、磷酸三钙等虽然具有较好的细胞相容性与体内成骨能力，但缺乏对种子细胞的成骨诱导活性。因此，开发可促进种子细胞的成骨分化的生物支架材料一直是骨组织工程研究的重要方向之一。在体外培养过程中，镁黄长石（Ca2MgSi2O7）生物陶瓷材料能够在其表面形成磷灰石层，且能够向培养液中释放活性离子，可以很好地促进所接种的成骨细胞的分化。本实验室研究表明镁黄长石与β一TCP生物陶瓷材料相比，有良好的生物相容性;ASCs在其表面粘附和增殖良好，且无论是在成骨诱导条件下还是在未诱导条件下，体外培养至第10天时，镁黄长石都能显著增强ASCs的成骨表达。这些研究表明，在体外培养过程中，镁黄长石析出至培养液中的Ca、Mg、Si等活性离子具有促进ASCs的体外成骨分化能力，且具有时间和浓度依赖性。随着近来对其研究的增多，镁黄长石材料被认为可以用来进行体内骨缺损的修复。笔者初步认为，镁黄长石生物陶瓷材料具有较好的体外成骨诱导能力，可能是更为理想的、以ASCs为种子细胞的骨组织工程支架材料。

2 结语

综上所述，寻找理想的种子细胞是当前牙周组织工程研究的一大热点。BMSCs具有形成牙周再生潜能使该领域研究呈现多元化、高效化态势。这些细胞各有优缺点，将多种细胞优势集于一体是干细胞研究的难点，目前已通过体细胞核移植技术（somaticcellllucleartransfer，SCNT），也称治疗性克隆技术，找到了解决这些疑难的新思路，有望为解决组织或器官再生中种子细胞的来源问题带来重大突破。

参考文献

[1] 邵苗苗，刘钟西，许诺，等.牙髓干细胞在组织工程研究中的进展和应用前景[J].中国组织工程研究，2018，022（013）：2126-2132.

[2] 姜杨杨，姜竹玲，刘明月，等.牙源性干细胞及其在再生医学中的应用进展[J].医学综述，2018，024（012）：2334-2338.