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祝贺 | 广医五院基于单细胞测序技术实现小鼠牙胚发育高分辨率图谱绘制及诱导成牙的关键细胞群揭示

2022-04-15 21:30 阅读次数:256

近日,来自广州医科大学附属第五医院前沿医学交叉研究中心、西湖大学、中科院广州健康院、中科院香港创新院再生医学与健康创新中心、生物岛实验室及四川大学生科院的研究团队合作在明确发育过程中的诱导成牙关键细胞群研究中取得新进展,研究成果在中科院、国自然基金委、Elsevier联合出版的自然科学综合性期刊Science Bulletin(中科院分区一区Top期刊,影响因子11.780)上发表。

与其他表皮器官类似,牙齿是由一系列时间上和空间上的上皮-间充质相互作用发育而来。牙胚上皮细胞最终分化为能分泌牙釉质的成釉细胞;而包裹在其周围的牙胚间充质细胞则最终分化为分泌牙本质的成牙本质细胞及牙周组织结构。

虽然科学家们通过基因表达分析和小鼠遗传学研究已经较深入地了解牙齿发生发育过程的信号调控网络,但是对牙发育过程中的高分辨时-空关系及牙胚亚群细胞的成牙潜质差异仍然知之甚少。该研究通过高通量(92,688个细胞)单细胞RNA测序追踪牙胚发育过程的细胞轨迹,经分析发现了分别分布于发育晚期牙乳头上半部(CD24a+)和预成牙本质细胞层(Plac8+)的两个牙胚间充质细胞群,并解析了这两群细胞均可高效诱导非牙源性上皮细胞共同成牙的生理功能。进一步结合ATAC测序分析,解析了切牙和磨牙特异性特征,同时明确了起源于间充质细胞的牙本质和牙髓形成中的关键基因调控网络,并实现了对具有成牙潜能的间充质细胞空间模式图的描绘。

此外,该研究还利用高灵敏RNASCOPE技术,首次呈现了关键基因(Cd24, Barx1, Foxf1, Plac8)在晚期磨牙间充质细胞中的三维原位空间表达分布。其中,Plac8+细胞群是迄今为止被证实能在体外诱导再生牙形成的含细胞数量最少且异质性最低的间充质组织模块。经鉴定,证实了CD24+和Plac8+细胞群诱导再生的牙齿样结构具有与原生牙相似的理化学性质。综上,该文的工作揭示了牙胚发育过程中由结构和功能决定的时空模式和细胞异质性,为基于干细胞的再生牙构建提供重要的理论基础。

来自中科院香港创新院再生医学与健康创新中心-广州医科大学附属第五医院联合研究人员研究助理教授王曜峰和生物岛实验室的赵艺帆为本文的共同第一作者。广州医科大学附属第五医院副研究员蔡景蕾和西湖大学讲席教授裴端卿为本文的共同通讯作者。广州医科大学附属第五医院为该论文的第一单位和通讯作者单位。该项目研究得到了国家科技部重大科学研究计划课题、中科院先导项目、国家自然科学基金、香港特别行政区Health@InnoHK研究基金等资助。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927322001025

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