综述:从牙齿发育到组织工程与临床应用的牙齿再生综合进展

【字体: 时间:2025年08月01日 来源:Cell Regeneration 4.7

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  这篇综述系统梳理了牙齿再生领域的最新进展,重点探讨了全牙再生、牙髓-牙本质再生和釉质再生的三大方向。文章整合了干细胞(SCs)、细胞因子和组织工程技术的协同应用,特别强调了诱导多能干细胞(iPSCs)和成体干细胞(如DPSCs、SHED)的转化潜力,同时指出临床应用中面临的免疫排斥、长期稳定性等挑战。

  

背景

牙齿作为人体不可再生的器官,其缺损或缺失严重影响生活质量。传统修复方法如种植牙和义齿存在功能局限,而牙齿再生技术通过干细胞(SCs)和组织工程手段,为功能性牙组织重建提供了新思路。

牙齿再生的生物学基础

牙齿发育依赖于上皮-间充质的精密互动,涉及Wnt、BMP、FGF和SHH等信号通路的时空调控。BMP4通过激活转录因子Pax9决定牙胚位置,而釉结作为信号中心分泌FGF4、BMP4等分子调控牙冠形态。表观遗传修饰(如H3K27me3)和泛素化(如Smurf1降解RhoA)进一步精细调控细胞分化。

干细胞在牙齿再生中的应用

iPSCs技术:通过BMP4和视黄酸(RA)分化为成釉细胞样细胞,结合3D培养可形成类牙釉质器官。小鼠实验中,尿源性iPSCs与牙髓间充质重组成功生成含釉质、牙本质的类牙结构。
成体干细胞:牙髓干细胞(DPSCs)和脱落乳牙干细胞(SHED)在牙髓-牙本质再生中表现突出。临床试验显示,DPSCs移植可形成血管化牙髓组织并恢复冷热感知。

细胞因子与支架技术的协同

时序诱导策略:BMP4联合RA分阶段诱导iPSCs向牙源性上皮分化,而FGF8/Wnt3a促进成牙本质细胞成熟。
支架材料:脱细胞牙髓基质(dECM)水凝胶促进血管神经再生,3D打印的聚己内酯(PCL)/羟基磷灰石(HA)支架则优化了硬组织再生。纳米纤维静电纺丝技术模拟天然细胞外基质(ECM),65μm孔径的胶原支架显著提升牙髓再生效率。

临床试验进展

牙髓再生已有20余项临床研究,DPSCs移植实现功能性牙髓重建,但长期疗效需验证。釉质再生尚处实验室阶段,仿生矿化材料如磷酸钙离子簇可诱导釉质外延生长。

挑战与展望

全牙再生面临细胞来源、形态控制和咀嚼功能模拟等难题。免疫排斥和伦理问题仍需解决。未来需结合空间组学等新技术,优化个性化治疗方案,推动再生牙科临床转化。

(注:全文严格依据原文内容缩编,未添加非文献支持信息。)

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