利用类器官研究干细胞与免疫细胞相互作用中的黏附分子

《Journal of Endocrinology》：Investigating Adhesion Molecules in Stem Cell – Immune Cell Interactions Using Organoids

干细胞-巨噬细胞相互作用调控未成熟恒牙根尖再生机制研究

Lauren Rotondi|Fang-Chi Li|Marco Magalhaes|Anil Kishen

多伦多大学牙科学院，多伦多

摘要：

引言

免疫细胞与间充质干细胞（MSC）之间的相互作用调节修复和再生过程，而细胞间的相互作用是促进这种相互作用的关键因素。本研究使用基于胶原蛋白的类器官模型来探讨来自牙尖乳头（SCAP）的干细胞与巨噬细胞（MQ）之间的直接细胞间相互作用，旨在更好地理解粘附分子如何影响未成熟恒牙的根尖周炎动态。

方法

在三种条件下（非刺激状态、脂多糖（LPS）和白细胞介素（IL）-4作用下），比较了二维（2D） SCAP-MQ共培养与三维（3D） SCAP-MQ自组装组织结构，持续时间最长为7天。通过qRT-PCR和共聚焦显微镜检测了五种候选粘附分子（CD200、CD200R、细胞间粘附分子（ICAM）-1、N-钙粘蛋白和淋巴细胞功能相关抗原（LFA）-1的表达情况。

结果

LPS降低了类器官模型中CD200和CD200R的免疫荧光强度（p< 0.05）。 在3D模型中，第5天 N-钙粘蛋白基因表达因LPS的作用而增加（p< 0.05）。在LPS刺激下，类器官模型的旁分泌区LFA-1的免疫荧光强度有增加趋势，但差异不显著。3D模型中ICAM-1基因表达因LPS而增加（< 0.05），而IL-4处理则没有引起变化。

结论

细胞外胶原蛋白和炎症状态会调节SCAP-MQ共培养中粘附分子的表达。LPS促进了N-钙粘蛋白、ICAM-1和LFA-1的表达，而IL-4则增加了CD200、CD200R和ICAM-1的表达。这些发现突显了 SCAP-MQ相互作用背后的分子机制，并验证了使用3D模型来指导未来增强牙髓再生治疗策略的可行性。

部分摘录

引言：

间充质干细胞（MSCs）在疾病后的再生过程中起着重要作用¹。MSC的再生能力与免疫细胞和微环境密切相关²。在未成熟恒牙的根尖周炎情况下，其目标是通过局部MSC（即牙尖乳头干细胞SCAP）分化为成牙本质细胞^3,4来促进根部的持续发育。巨噬细胞（MQ）是根尖周炎中最常见的免疫细胞⁵，并参与复杂的生理过程

材料与方法：

除非另有说明，所有化学品均购自Sigma-Aldrich（密苏里州圣路易斯）。

粘附分子基因表达

图1显示了SCAP-MQ 2D和3D培养中粘附分子的mRNA表达情况。补充图1和图2分别展示了SCAP和MQ单培养中相同粘附分子的表达情况。补充图3展示了2D和3D共培养的代表性免疫荧光图像。

CD200仅在SCAP单培养中被检测到，而在MQ单培养中未检测到（见补充图1A和2A）。在2D共培养中，CD200在LPS组第5天被检测到，在IL-4组第7天被检测到，但两组之间没有显著差异

讨论：

MSC作为免疫传感器和调节器，与MQ紧密相互作用以调节微环境²。它们被用于治疗克罗恩病和类风湿性关节炎等疾病^18,19。在牙科领域，MSC与MQ的相互作用在未成熟恒牙的根尖周炎中非常重要，但介导这种相互作用的旁分泌机制仍不清楚⁶。本研究利用3D牙尖乳头形状的类器官来识别粘附分子，并将结果与2D共培养结果进行比较。