細胞外小胞の影響下でのヒト歯髄幹細胞の同種異系、同種異系、および異種移植片との in vitro 生体適合性の評価

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12475 (2023) この記事を引用

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歯髄幹細胞 (DPSC) または幹細胞由来の細胞外小胞 (EV) を使用した治療法は、骨組織工学への有望な応用が示されています。 この in vitro 実験では、同種異系 (maxresorp)、同種 (maxgraft)、および異種 (セラボーン) 骨移植片における DPSC と EV の関節骨形成能力を評価しました。 我々は、ヒトDPSCの骨形成分化と増殖は骨移植片ごとに異なり、EVの影響下で有利であると仮説を立てています。 DPSC はヒトの親知らずから取得され、DPSC に由来する EV は細胞培養培地から単離されました。 コントロールとして、DPSC を同種異系、同種異系、および異種骨移植片代替物上に播種し、同じ足場にさらなるグループの EV を投与しました。 DPSC 細胞への EV の細胞取り込みは、共焦点レーザー走査顕微鏡によって評価されました。 細胞活力染色とカルセイン アセトキシメチル エステル染色を使用して、細胞の付着と増殖を評価しました。 細胞形態は走査型電子顕微鏡を使用して決定され、骨形成分化はアルカリホスファターゼおよびアリザリンレッド染色によって調査されました。 病変のない in vitro 研究の限界内で、この結果は、特に DPSCS および EV による異種骨移植片代替品の使用が、歯槽骨欠損に対する有望な治療アプローチとなる可能性があることを示唆しています。

歯槽堤の骨欠損は、通常、歯の喪失、炎症、外傷、または病理の結果として発生し、歯科またはインプラントのリハビリテーション中に大きな問題を引き起こします。 したがって、増強処置は、インプラント埋入に十分な骨量を生成することを目的としています1。 骨欠損の増強には、さまざまな骨移植材料を使用できます。 自家起源の骨移植片は、その骨形成、骨誘導、骨伝導の特性により、人間の顎の骨欠損の治療のゴールドスタンダードですが、ドナー側の罹患率2、複数回の手術が必要、操作時間の増加3. 自家骨に加えて、同種異系、異種、および同種異系骨移植片（BGS）を骨欠損の増強に使用できます。 代用骨には、採取による罹患率がなくなるという利点がありますが、骨形成、骨誘導、骨伝導の点では自家骨よりも劣っているのが現状です。 したがって、BGS の特性を改善するために多くの研究が行われてきました。

多能性間葉系幹細胞 (MSC) は、さまざまな組織から単離できる成体幹細胞です4、5、6、7。 2000 年に、摘出された第三大臼歯の健康な歯髄組織から初めて MSC が単離されました 8。 DPSC 由来の MSC は、その急速な増殖およびコロニー形成能力 9 に加えて、骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、象牙芽細胞、ニューロンへの強力な分化能を示しています 10。 骨髄由来の MSC と比較して、DPSC は増殖速度が高く 10、クローン原性細胞であり、重篤な組織損傷を治療する有望な再生能力を持っているため、DPSC は研究において MSC の中で頻繁に研究される幹細胞タイプとなっています。 DPSC は骨形成細胞に分化する能力があるため、骨欠損症の再生医療における有望な治療選択肢となります 3,11。

最近の証拠は、幹細胞ベースの治療の有益な再生効果が、その傍分泌プロセスによって調整されている可能性が最も高いことを示唆しています9、12、13、14、15、16、17。 EVは細胞によって傍分泌的に分泌され、脂質二重層構造に囲まれており、直径は約150〜180 nmです。 それらにはマイクロRNA（miRNA）などの遺伝物質が含まれており、EVはエキソソームまたは微小胞の形で細胞間コミュニケーションの一部です18、19、20、21。 マイクロRNAは、mRNAの翻訳を阻害する非コーディングRNA成分です。 したがって、それらは細胞増殖と細胞分化の基本的な要素です22。 miRNA の標的特異性と調節遺伝子は骨形成に関連しており、結果として MSC の骨形成分化を促進し、骨組織の再生を誘導します 23。