低氧狀態對於無血清培養 CD73+ 人類牙髓幹細胞的影響

中文摘要
從人類恆牙牙髓中取得的人類牙髓幹細胞 (Human dental pulp stem cells) 已被相信是一個很可靠且有潛力的前驅細胞 (Progenitor cells) 來源。若是能以無血清 (Serum-free) 的培養系統來培養及擴大這些前驅細胞，將會對於自體移植的再生醫學及臨床應用上會有很大的幫助。低氧氣環境 (Hypoxia) 已證實能促進幹細胞維持於未分化形態。然而，對於在低氧氧及無血清的狀態下培養人類牙髓幹細胞所造成的影響，尚未清楚。本研究中，從成人的齒顎矯正病患的牙齒中收集健康的牙髓，從這些牙髓組織培養出牙髓幹細胞，並以磁珠篩選系統 (Magnetic activated cell sorting system) 分離 CD73+ 及純化的人類牙髓幹細胞。藉由無血清的培養基來將這些牙髓幹細胞分別培養在正常氧氣狀態 (21% 氧氣濃度) 及低氧狀態 (5% 氧氣濃度) ，並且分析分析其細胞增生 (Proliferation assay)。研究結果證實低氧狀態下的 CD73+ DPSC 具有較高的細胞增生能力。此外，將低氧氣狀態下培養的 CD73+ DPSC 和正常氧氣狀態下培養的 CD73+ DPSC 比較，具有較佳的細胞型態 (Cell morphology) ，並且對於幹細胞特異的表面抗原 (Stem cell-specific markers) 例如 CD73 及 CD29 有較明顯的表現，及其分化的能力 (Differentiation capacity) 也較佳。此外，當在無血清的培養基中加入 IGF-1 生長因子 (Growth factor) 會大幅地增加人類牙髓幹細胞的幹細胞特性。這樣的結果顯示，IGF-1/IGF-1R 訊息傳遞路徑 (IGF-1/IGF-1R signal pathway) 對於維持人類牙髓幹細胞的幹細胞特性上扮演著重要的角色。總地來說，在我們的研究中指出，發現 IGF-1R 訊號及低氧氣培養，對於幹細胞的增生及幹細胞特性上扮演重要的角色。實驗結果顯示，提供一個更有效的培養環境，可以在體外培養及擴大成人恆牙牙髓幹細胞，更瞭解低氧氣狀態和 IGF-1 無血清狀態對人類牙髓幹細胞的影響，可望促進個體化的人類幹細胞療法的發展。