利用牙本質做為骨癒合填補材料之早期基因傳導機轉分析

研究指出，以牙本質做為骨填補材極具有潛力。然而，使用分子生物學的角度來探討牙本質做為骨填補材的生物效應目前尚未明瞭。故本研究透過基因晶片技術探討牙本質做為骨填補材其早期骨癒合之基因表現情形，並探討可能的分子機轉與調控路徑。牙齒經過清洗、燒結、研磨與滅菌之後，製成直徑250-500μm之顆粒狀骨粉並進行XRD、FTIR、EDX等材料性質檢驗。本次實驗將骨粉填入12隻紐西蘭白兔之前額葉顱骨進行三、五、七天之實驗。Total RNA與基因晶片用來萃取與獲得完整之基因表現。基因整理與同源性基因轉換乃使用GeneSpring軟體與BetterBunny線上資料庫。基因表現分析使用IPA生物反應途徑軟體並使用Real-time PCR進行驗證。材料性質分析方面，本研究所製備之牙本質骨粉，其粗糙的表面特性適合細胞攀附與生長，表面組成也接近天然氫氧基磷灰石。基因表現方面，免疫與發炎基因在早期大量表現，IL1A與IL1B分別表現7.793與3.462倍，TNF與IL8分別有3.160與9.302倍表現。同時，抑制免疫與發炎基因IL1RN大量表現4.496倍，並活化CCL2基因之表現達2.317倍。七天時，骨母細胞分化相關基因BMP2、RUNX2分別表現1.717與1.831倍，骨母細胞生成基因COL1A1也有2.236倍之表現。本研究的結果證明，劇烈的免疫與發炎反應使得骨缺損處在第五天時活化了IL1RN基因，IL1RN基因不僅發揮了抑制發炎反應基因的角色，同時也活化了CCL2基因的表現。接著，CCL2基因會活化ERK-MAPK訊息傳導機轉，並藉由此訊息傳導路徑誘發RUNX2、BMP2與後續調控骨成長的基因表現。