[發明專利]WDR63基因在間充質干細胞骨向和牙向分化過程中的調控方法

有效

• 申請號: 201410550443.8
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104450621B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 范志朋;刁樹;楊東梅;王松靈
• 申請（專利權）人: 首都醫科大學附屬北京口腔醫院
• 主分類號: C12N5/10
• 分類號: C12N5/10;C12N15/867
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王學強

本發明公開了一種WDR63基因在間充質干細胞骨向和牙向分化過程中的調控方法，通過細胞培養、染色質免疫沉淀反應及數據分析、質粒構建與病毒轉染、蛋白質印跡分析、細胞增殖能力測定、堿性磷酸酶和茜素紅染色、裸鼠皮下進行細胞回植；發現WDR63基因在間充質干細胞骨向/牙向分化過程中的調控作用，以及在促進牙組織再生中的作用。本發明采用涉及組蛋白3第4位賴氨酸的三甲基化對間充質干細胞的基因活化和功能的調節作用、WDR63基因在間充質干細胞骨向/牙向分化過程中的調控作用、涉及WDR63基因在促進牙組織再生中的作用，得到WDR63可能在根尖牙乳頭干細胞成骨分化中起促進作用。

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，尤其涉及一種WDR63基因在間充質干細胞骨向和牙向分化過程中的調控方法。

背景技術

牙病是人類最常見的疾病之一，而牙齒的缺失極大的影響了人們的健康和生活質量。現有的義齒修復手段雖已成熟，但由于其不具備生物活性，難以與天然牙齒相媲美，無法實現人類擁有“第三副牙”的愿景。為此，各國試圖利用干細胞和組織工程技術來實現牙齒的重建。如何研制出一種具有生物學活性與功能并且能夠在頜骨中重建牙周關系的牙齒修復缺失牙，是臨床牙科醫生和科研工作者共同期望解決的重大課題。隨著口腔發育生物學以及組織工程技術的進展，牙齒再生研究各個層面的工作均已展開，而全牙組織工程的最佳策略是采用自體細胞，將牙齒及其周圍組織(包括牙齒、牙周膜、牙槽骨等)同時進行構建，然后植入頜骨缺損區，以獲得具有一定活力的牙齒。在牙再生研究領域中，干細胞是其重要的組成部分，干細胞是一類未分化的細胞，具有自我復制能力及向多分化潛能。目前主要用于牙齒組織工程的牙源性干細胞有成人牙髓干細胞、乳牙牙髓干細胞、牙周膜干細胞、根尖乳頭干細胞、牙囊細胞。其中根尖牙乳頭干細胞(SCAP)存在于牙齒根尖孔的牙乳頭組織中，具有多向分化潛能，在體外可以誘導分化為成牙本質細胞、脂肪細胞及軟骨細胞等，在體內可以形成牙髓-牙本質復合體樣結構，SCAP在根部牙本質形成過程中發揮重要作用，是一種較好的牙齒組織工程種子細胞，可用于牙髓牙本質和生物學牙根的再生，具有良好且廣闊的臨床應用前景。同時牙髓中存在牙髓干細胞(DPSC)，牙髓干細胞能再生出牙髓牙本質樣復合體，其中的礦化基質與其中 的牙本質小管及包含血管的纖維組織按照正常人體的牙髓-牙本質復合體層次排列。并且細胞具有顯著自我更新能力和多方向分化能力，能在體內異位形成牙本質，還可分化成脂肪樣細胞和神經樣細胞。2003年Miura等首次發現并報道了從人的脫落乳牙中分離到的一種具有多分化潛能的干細胞。并將該干細胞命名為乳牙牙髓干細胞(SHED)。這類細胞同樣具有高度增殖能力、一定的多向分化潛能和自我更新能力等生物學特性，可以向成牙本質細胞、成骨細胞、脂肪細胞、神經細胞等方向分化。牙周膜干細胞是來源于牙周膜的成體干細胞，能產生不同種類的具有特定表型和功能的成熟細胞，能夠維持牙周膜功能的穩定，發揮生理性細胞更新和修復組織損傷的作用，牙周膜干細胞不僅能分化為成牙骨質細胞樣細胞和成骨細胞樣細胞，形成牙骨質樣和骨樣組織；而且還可分化為成纖維樣細胞，形成類似天然牙周膜樣的結締組織，能形成組織形態、空間排列上類似于天然牙周膜牙骨質復合體的結構，提示這是一種可用于牙再生醫學的有效骨再生的自體干細胞。牙囊是包繞成釉器周圍的疏松結締組織，起源于外胚間充質，在牙齒萌出過程中發揮著重要的作用。牙根形成時期，牙周組織(如牙骨質、牙周膜和牙槽骨)由牙囊前體細胞形成，牙囊干細胞可以分化為成骨細胞、成牙骨質細胞、脂肪細胞。在找到可能的種子細胞之后，間充質干細胞定向分化的分子機制仍不清楚，這也限制了間充質干細胞的潛在應用。

在干細胞分化過程中建立特殊的基因表達模式可以詳盡描述控制其過程的大量基因的表達與沉默。組蛋白共價修飾在調節染色質動力及功能方面起重要作用。甲基化，一種組蛋白的修飾類型，同時發生在賴氨酸和精氨酸殘基上。這種類型的組蛋白修飾涉及各種生物進程，以及轉錄調節。目前，干細胞分化過程中與基因表達模式緊密聯系的組蛋白修飾的圖譜，仍未被廣泛的研究。目前，一種體內組蛋白修飾的基因組作圖的技術方法正發展起來，使得研究者關于組蛋白修飾的分布可以遵循一個廣泛觀點。這種方法是“CHIP onchip”，基于染色質免疫沉淀試驗，利用感興趣的基因組區域相一致的探針通過基因芯片雜交識別富DNA片段。