[论文故事]牙齿内的干细胞工厂 | 科学人 | 果壳网 科技有意思
发育过程通常被认为是不可逆的，干细胞会分化并形成不同类型的成熟细胞，例如组成神经系统的神经元细胞和神经胶质细胞，而这个过程反过来就不会发生。然而，由来自瑞典、瑞士、芬兰、荷兰和英国的科学家组成的研究团队发现，神经细胞可以在牙齿中重新转化为干细胞，这一意外的干细胞来源为开创组织培养的新途径提供了可能。研究论文[1]于7月27日发表在《自然》（Nature）上。果壳网就此对论文第一作者、瑞典卡罗林斯卡学院的妮娜·奥库（Nina Kaukua）进行了采访。
施旺细胞（Schwann cell）是周围神经胶质细胞的一种，由施旺细胞前体（Schwann cell precursor）分化而来。奥库向果壳网介绍道，该研究团队之前在《科学》（Science）上发表的论文结果表明，施旺细胞前体在个体发育过程中参与了黑素细胞和副交感神经系统的形成。另外她提到，以往的研究显示，施旺细胞前体具有分化成多种细胞的潜能，可帮助组织再生，包括辅助原基形成、修复皮肤损伤以及促进神经轴突再生。
科学家们已经知道在牙齿中心的牙髓中含有少量的间充质干细胞（mesenchymal stem cells），但对于这些细胞的来源还没有定论。间充质干细胞属于多能干细胞，可以分化形成多种组织细胞如牙齿、骨和软骨，并在组织生长和修复过程中起作用。但过去几十年来，科学家们一直认为牙齿中的间充质干细胞来自于神经嵴细胞。为了了解牙齿中的间充质干细胞的真正来源，研究者将彩色编码克隆技术（clonal colour-coding technique, 是一种永久的荧光蛋白标记 被标记的细胞分裂形成的其它细胞也带有荧光标记）与外周神经胶质细胞追踪相技术接合，并以不断生长的小鼠门齿为模型进行了研究。
研究者对小鼠门齿中的施旺细胞和施旺细胞前体进行了荧光标记。结果发现，一段时间后，它们中的一些从牙龈中的周围神经元细胞转移到了牙齿内部，形成了牙齿中的间充质干细胞，并最终分化形成牙髓细胞和成齿质细胞。
牙髓细胞和成齿质细胞的分裂及分布趋势，相同颜色表示的细胞由同一细胞分裂产生。图片来源：研究论文。
随后，研究者又对成年小鼠的门齿进行了局部损伤，以研究施旺细胞分裂形成的子代细胞是否会转化为间充质干细胞，并参与牙齿的修复。6天后，研究者在损伤部位观察到了带荧光标记的子代细胞，它们表现出了间充质干细胞的特性，参与牙质受损后的修复过程。
与小鼠门齿不同，人类牙齿在成熟后就停止生长了，那么这种机制在人类中是否也存在呢？对于果壳网的这个问题，奥库表示：“考虑到人类与小鼠基因组中超过90%的基因相同，我们推测施旺细胞前体很有可能也会在人类牙齿的发育和修复当中起到相同的作用。”奥库指出，施旺细胞前体可作为干细胞的一个来源，具有应用于牙科治疗的潜在价值。比如在牙质受损后，可以利用施旺细胞前体分化形成的成齿质细胞来修补损伤；也可以用其形成牙齿间充质细胞，取代根管治疗中的非生物材料，以避免因治疗产生的牙齿脆弱问题。她表示，下一步研究计划是体外从头培养牙齿。（编辑：球藻怪）
参考文献：
Kaukua, Nina, et al. "Glial origin of mesenchymal stem cells in a tooth model system." Nature (2014).
文章题图：sciencemag.org