一口好牙，不僅是健康的象征，更是生活品質(zhì)的保障。然而，深度齲壞、外傷等導致的牙髓壞死，是口腔科最常見的疾病之一。當病變發(fā)展到不可逆的牙髓炎時，傳統(tǒng)的根管治療（RCT）是保住牙齒的有效手段，但代價是“殺死”了牙髓——這顆牙齒從此失去了血液供應、神經(jīng)感覺和自我修復能力，變得脆弱易碎。有沒有可能“再生”出有功能的牙髓，讓牙齒恢復生機？這是口腔再生醫(yī)學領域孜孜以求的目標。牙髓再生的核心是種子細胞。我們的牙齒在發(fā)育過程中，其“心臟”——牙髓和包裹它的堅硬牙本質(zhì)，都來源于一個叫做“牙乳頭”的胚胎性結(jié)構(gòu)。牙乳頭中充滿了間充質(zhì)干細胞，但它們并不是一群一模一樣的細胞，而是一個高度“異質(zhì)性”的群體，包含多種不同功能和命運的亞群。到底哪一群干細胞才是構(gòu)建牙髓和牙本質(zhì)的“主力軍”？這個問題長期以來懸而未決，也限制了再生治療的精準性和效果。為了解決這個關鍵問題，四川大學華西口腔醫(yī)院的研究團隊在《International Journal of Oral Science》上發(fā)表了一項重要研究，他們像繪制“細胞地圖”一樣，利用單細胞測序技術深入探索了人牙乳頭的細胞世界，并成功“鎖定”了一類此前未知的、對牙髓牙本質(zhì)發(fā)育和再生至關重要的干細胞亞群。

為了回答上述問題，研究人員綜合運用了多種關鍵技術。首先，他們利用公共數(shù)據(jù)庫（GSE202476）和已發(fā)表數(shù)據(jù)，對處于發(fā)育早期的人第三磨牙牙乳頭以及成熟牙髓組織進行了單細胞RNA測序（scRNA-seq）生物信息學分析，以解析細胞異質(zhì)性并篩選關鍵細胞亞群。其次，從患者（13-22歲）拔除的、牙根發(fā)育未完成的第三磨牙中分離牙乳頭細胞，并利用熒光激活細胞分選（FACS）技術，以膜蛋白Gliomedin（GLDN）為標志物，分選出GLDN⁺和GLDN^-的牙乳頭來源干細胞（DPSCs）進行體外功能比較。功能實驗包括細胞增殖、克隆形成、遷移、成骨/成牙本質(zhì)誘導分化（通過堿性磷酸酶和茜素紅染色評估）以及促血管生成實驗（通過人臍靜脈內(nèi)皮細胞HUVEC的遷移和成管實驗評估）。在機制層面，研究人員使用了小干擾RNA（siRNA）敲低GLDN和BMP5的表達，并通過Western blot、ELISA、qRT-PCR等技術探究了GLDN/BMP5/P-SMAD1/5/9信號軸的作用。最后，為了驗證GLDN⁺細胞的體內(nèi)再生能力，他們建立了異位牙髓再生模型，將細胞與I型膠原凝膠復合后植入經(jīng)處理的牙本質(zhì)基質(zhì)（TDM）中，并皮下移植到裸鼠體內(nèi)，4周后通過組織學染色（H&E， Masson）、免疫熒光等方法評估再生組織的形態(tài)、血管化和成牙本質(zhì)細胞層形成情況。

通過對人發(fā)育早期第三磨牙牙乳頭的單細胞測序數(shù)據(jù)進行分析，研究人員成功繪制了該組織的細胞圖譜，鑒定出11個細胞亞群，包括淋巴細胞、巨噬細胞、周細胞、內(nèi)皮細胞、神經(jīng)細胞和4個間充質(zhì)細胞簇（Cluster 0, 1, 4, 7）。其中，Cluster 0細胞高表達轉(zhuǎn)鐵蛋白（TF）、WNT5A和Gliomedin（GLDN）。偽時間軌跡分析表明，Cluster 0細胞可能來源于Cluster 7細胞，并分化為Cluster 1（成牙本質(zhì)細胞）和Cluster 4細胞。重要的是，免疫熒光染色證實GLDN⁺細胞在牙乳頭中動態(tài)分布，在牙根發(fā)育早期富集于新形成牙本質(zhì)或牙髓的交界面附近，隨著發(fā)育成熟其數(shù)量減少，但在成熟牙髓中仍存在少量GLDN⁺細胞，提示其與牙髓牙本質(zhì)形成密切相關。

從人牙乳頭中成功分選出GLDN⁺DPSCs。體外實驗表明，與GLDN^-DPSCs相比，GLDN⁺DPSCs具有更強的克隆形成、增殖、遷移能力。在成牙本質(zhì)誘導條件下，GLDN⁺DPSCs表現(xiàn)出更高的堿性磷酸酶活性和礦化結(jié)節(jié)形成能力，并高表達成牙本質(zhì)相關蛋白DSPP、DMP1和RUNX2。此外，GLDN⁺DPSCs的條件培養(yǎng)基能更有效地促進HUVEC細胞的遷移和血管樣管腔形成。基于這些強大的功能，研究者將這群細胞命名為GLDN⁺牙源性干細胞（OSCs）。

在異位牙髓再生模型中，將GLDN⁺OSCs與I型膠原凝膠復合后植入TDM并移植到裸鼠皮下。4周后，GLDN⁺OSCs組在TDM內(nèi)表面再生出了更豐富的、排列整齊的成牙本質(zhì)樣細胞層，且再生的牙髓組織中形成了更致密的膠原纖維和更豐富的成熟血管網(wǎng)絡（CD31⁺/VEGF⁺），顯著優(yōu)于GLDN^-DPSCs組和空白對照組。這證實了GLDN⁺OSCs具有在體內(nèi)再生出具備成牙本質(zhì)細胞層和血管網(wǎng)絡的牙髓組織的卓越能力。

為了探究GLDN本身的功能，研究人員使用siRNA敲低了GLDN⁺OSCs中GLDN的表達。結(jié)果顯示，敲低GLDN后，細胞的增殖、遷移、礦化能力以及成牙本質(zhì)分化相關蛋白的表達均顯著下降。同時，其條件培養(yǎng)基促HUVEC血管生成的能力也明顯減弱。這表明GLDN不僅是該細胞亞群的標志物，更是維持其干細胞特性和功能所必需的“表型維持因子”。

機制研究表明，細胞通訊分析提示Cluster 0（GLDN⁺OSCs）高表達BMP5等因子。實驗證實，GLDN⁺OSCs高表達并分泌BMP5蛋白，其細胞內(nèi)和條件培養(yǎng)基中P-SMAD1/5/9（BMP信號通路下游關鍵效應分子）水平也更高。敲低GLDN會降低細胞內(nèi)BMP5和P-SMAD1/5/9的表達，并減少BMP5的分泌。相反，敲低BMP5會抑制GLDN⁺OSCs的P-SMAD1/5/9表達及其功能，而外源性添加BMP5重組蛋白則能增強GLDN^-DPSCs的礦化能力和HUVEC的成管能力。這些結(jié)果闡明了GLDN通過自分泌和旁分泌方式，調(diào)控BMP5的分泌，進而激活BMP5/P-SMAD1/5/9信號軸，從而維持GLDN⁺OSCs的自我更新、遷移、成牙本質(zhì)分化和促血管生成功能。

本研究的結(jié)論清晰而有力：研究人員在人類發(fā)育中的牙乳頭內(nèi)發(fā)現(xiàn)并鑒定了一個全新的干細胞亞群——GLDN⁺牙源性干細胞。這群細胞是牙髓和牙本質(zhì)發(fā)育與再生的“關鍵工匠”，擁有卓越的自我更新、定向遷移、成牙本質(zhì)分化和誘導血管生成的能力。其核心機制在于GLDN蛋白通過調(diào)控BMP5的分泌，激活BMP5/P-SMAD1/5/9信號通路，以自分泌和旁分泌的方式維持細胞功能并影響微環(huán)境。

這項研究的科學意義和臨床前景十分重大。首先，它首次將GLDN確立為口腔干細胞研究中的一個重要功能標志物，并揭示了GLDN/BMP5/P-SMAD1/5/9這一新的信號軸在牙齒發(fā)育和再生中的作用，加深了我們對牙器官形成分子機制的理解。其次，研究直接回答了“哪群細胞是牙髓再生的理想種子”這一核心問題。GLDN⁺OSCs不僅功能強大，而且在成熟牙髓中仍有留存，為從臨床可及的牙齒（如正畸拔除的智齒）中獲取高質(zhì)量種子細胞提供了明確靶點。相比于傳統(tǒng)混合培養(yǎng)的干細胞，使用純化的、功能明確的GLDN⁺OSCs有望大幅提升牙髓再生治療的可預測性和成功率。最后，GLDN⁺OSCs強大的促血管和潛在促神經(jīng)特性（因其高表達NCAM1、NGF等神經(jīng)營養(yǎng)因子），使其不僅在牙髓再生領域前景廣闊，也為骨缺損修復、神經(jīng)損傷等需要血管化和神經(jīng)化的組織再生領域提供了新的細胞和因子治療方案。總之，這項研究如同在干細胞治療的“工具箱”中添置了一件精準而高效的新工具，為未來實現(xiàn)真正意義上的功能性牙髓再生乃至更廣泛的組織修復，奠定了堅實的理論與實驗基礎。