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牙齒 意想不到的幹細胞來源

發育通常被認為是一條單行道。幹細胞 (stem cells, SC) 可分化生成一些成熟的細胞,包括組成神經系統的「神經元」和「神經膠質細胞 (glia, or glial cells) 」等;但卻不應該發生由「分化細胞」往「幹細胞」逆轉。而新的研究發現,牙齒內「神經膠質細胞 (peripheral nerve-associated glia) 」可以逆轉變成「間質幹細胞 (mesenchymal stem cells, MSC)」。這一出人意料的幹細胞來源,有可能為科學家們提供一個新的應用,在不利用胚胎的情況下培育出滿足治療或研究需要的人類組織。此研究成果發表在《自然》(Nature)雜誌上。

  • 間質幹細胞 (Mesenchymal Stem Cells, MSCs)

最早胚胎的16 個細胞(全能幹細胞),可以分化成中胚層、內胚層及外胚層細胞;而大部分「間質幹細胞 (mesenchymal stem cells, MSC) 」被認為屬於中胚層細胞 (mesoderm) 。MSC 可以分化為成骨細胞、軟骨細胞、肌腱、心肌細胞、神經元和脂肪細胞 (造血細胞除外)。

  • 外胚間質(Ectomesenchyme, Neural Crest Ectomesenchyme 神經脊外間質)

是一種胚胎發育,早期顱面部出現的多能性結構(multipotent structure),大多數「顱面部結構和組織」均由其衍生而來。外胚間質的來源有些爭議,可能來自「中胚層」或「神經脊細胞」。

瑞典卡羅林斯卡學院(Karolinska Institute)的發育生物學家 Igor Adameyko 說:「這一研究發現可產生非常廣泛的影響。這些幹細胞可以用於再生軟骨和骨骼。」過去研究人員知道牙齒中心的「牙髓」中含有一群 MSC。但卻沒有人能夠確定這些幹細胞來自何處。

牙齒細胞主要來自兩個胚胎層來源: 神經脊外間質 (neural crest ectomesenchyme) 和外胚層上皮細胞 (ectodermal epithelium)。而在牙齒尖發現的 MSC 一般認為源自「神經脊外間質」。

我們會感受牙痛是因為在牙髓牙齦的神經,將來自牙齒的痛感傳遞至大腦。「神經膠質細胞」包繞著這些神經,為它們提供支援與保護。Adameyko 將螢光標記加入小鼠的「神經膠質細胞」,隨著時間推移,他們觀察到其中的一些神經膠質細胞,離開牙齦中的神經元,向著牙齒內部(牙髓)遷移,在那裡它們轉變成為 MSC。最終,這些細胞發育成為「牙髓細胞」和「牙本質母細胞 (pulp cells and odontoblasts)」。

Adameyko 說:「在此之前,人們普遍認為神經系統細胞不能夠回復到一種靈活的《幹細胞》狀態,因此看到這一逆轉過程真是令人驚喜」。「許多科學家都認為一種細胞類型不能切換至另一種細胞類型;但我們發現《神經膠質細胞》仍保持變為《幹細胞》的能力。如果研究人員可以瞭解到牙髓中的哪些《化學信號》向神經膠質細胞發送信號,讓其轉變為 MSC,他們就找到了一種在實驗室培育幹細胞的新途徑。」

  • Glial origin of mesenchymal stem cells in a tooth model system. doi:10.1038/nature13536

The origins of mesenchymal stem cells have been the subject of considerable discussion, and current consensus holds that perivascular cells form mesenchymal stem cells in most tissues. 

【資料來源:中國醫藥大學附設醫院 衛教健康分享網


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