牙齿干细胞为牙齿再生提供了可能《自然·通讯》
科学家新近发现了一对全新的干细胞谱系，它们同时驱动牙根及其固定骨骼的形成。解析这些细胞如何转换功能，或将为天然牙齿再生铺平道路。
科研人员刚刚揭开了一套细胞“设计蓝图”，未来有望让人类实现真牙再生。
东京科学大学的研究者发现了两种截然不同的干细胞谱系，它们在牙根及其周围牙槽骨的形成过程中发挥核心作用。通过对基因工程小鼠的研究并长期追踪单个细胞的发育过程，该团队揭示了引导干细胞在牙齿生长期间定向分化的关键信号过程。这些发现可为未来牙齿与支撑骨再生治疗奠定基础。
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为何牙齿再生一直如此困难
长期以来，缺失牙修复主要依靠种植牙、假牙等人工方案。尽管有效，但这些方法无法完全媲美真牙的结构、功能与自然触感。多年来，科学家一直致力于解析牙齿最初如何发育，希望解锁天然再生的途径。
这一挑战极为复杂。牙齿发育依赖多种细胞与组织之间高度精密的协同作用，包括牙髓、成釉器以及颌骨内的成骨细胞。这些结构通过复杂信号网络交流，精准控制从牙冠到牙根的每一部分形态。尽管历经数十年研究，这一过程的诸多细节仍不明确。
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追踪发育中牙齿的干细胞
为填补这些认知空白，由日本东京科学大学医学与牙科学研究生院牙周病学助教永田水希、美国休斯顿得克萨斯大学健康科学中心Wanida Ono博士领衔，并联合美国密歇根大学等机构开展了两项关于牙齿发育中干细胞分化的相关研究，相关成果发表于《自然·通讯》。
研究者利用基因工程小鼠并结合先进的谱系示踪技术，追踪生长中牙根尖端（根尖区）细胞的行为。借助高分辨率显微成像、荧光标记、基因沉默等技术，他们得以观察特定信号蛋白如何决定干细胞最终分化的细胞类型。
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发现两种截然不同的干细胞谱系
研究团队鉴定出一类此前未知的间充质干细胞群，它们沿两条完全不同的发育路径分化：一条谱系与牙根形成密切相关，另一条则参与构建将牙齿固定的牙槽骨。
第一条谱系起源于根尖乳头——位于发育牙根尖端上皮根鞘内的软组织区域。这些细胞会产生CXCL12（一种已知在骨髓骨形成中发挥作用的蛋白）。通过经典Wnt信号通路，表达CXCL12的细胞可分化为多种细胞类型：既能形成制造牙本质的成牙本质细胞、生成牙根外层的成牙骨质细胞，在再生条件下甚至可分化为形成牙槽骨的成骨细胞。
第二条谱系存在于牙囊中——包裹发育中牙齿、帮助形成支持组织的囊状结构。研究者在此区域鉴定出表达甲状旁腺激素相关蛋白（PTHrP）的细胞，这类细胞可分化为成牙骨质细胞、韧带成纤维细胞以及形成牙槽骨的成骨细胞。
但这种转化并非自动发生，而是依赖特定分子条件。永田解释道：“我们发现，必须抑制Hedgehog–Foxf信号轴，才能驱动牙囊中表达PTHrP的细胞定向分化为牙槽骨成骨细胞，这揭示了一种独特的牙齿特异性骨形成机制，需要对Hedgehog信号进行精准的开关调控。”
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迈向牙齿与骨骼再生的重要一步
这些发现共同清晰揭示了牙齿及其支撑骨在体内的发育机制。通过绘制这两种干细胞谱系的功能及其调控信号，研究者如今拥有了更坚实的牙根发育理论框架。
永田指出其广泛意义：“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、牙周组织与骨骼创新再生疗法铺平道路。”
这两项研究分别以《Wnt导向的表达CXCL12的根尖乳头祖细胞驱动牙根形成》和《Hedgehog–Foxf轴协同调控牙囊来源的牙槽骨形成》为题发表。
References:
“Wnt-directed CXCL12-expressing apical papilla progenitor cells drive tooth root formation” by 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 and Wanida Ono, 1 July 2025, Nature Communications.“A Hedgehog–Foxf axis coordinates dental follicle-derived alveolar bone formation” by 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 and Wanida Ono, 2 July 2025, Nature Communications.
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