评估牙周膜干细胞与骨髓干细胞三维无支架细胞团块的骨再生潜力

本研究针对骨缺损临床修复难题，创新性评估了牙周膜干细胞(PDLSCs)与骨髓间充质干细胞(BMSCs)在三维无支架环境下形成的细胞团块(CPs)的骨再生能力。通过流式细胞术、免疫荧光、qPCR等技术证实两种CPs均具有显著成骨分化潜能，其中BMSC-CPs表现出更强的骨钙素(BSP)表达，而PDLSC-CPs则富含骨桥蛋白(OPN)。大鼠颅骨缺损模型显示，两种细胞团块均能有效促进骨再生，为无支架骨组织工程提供了新策略。

　　

骨缺损修复一直是临床面临的重大挑战，传统自体骨移植存在供区有限、二次手术创伤等问题，而人工支架又面临生物相容性和炎症反应等限制。近年来，干细胞技术为骨再生带来了新希望，但二维培养难以模拟体内微环境，支架材料又可能干扰细胞功能。在此背景下，西安交通大学口腔医院的研究团队在《BMC Biotechnology》发表创新研究，首次系统比较了牙周膜干细胞(PDLSCs)与骨髓间充质干细胞(BMSCs)在三维无支架条件下形成的细胞团块(CPs)的骨再生效能。

研究采用流式细胞术确认细胞特性后，通过添加L-抗坏血酸诱导形成三维细胞团块。采用HE染色、TUNEL检测评估组织结构，免疫荧光和Western blot分析成骨相关蛋白表达，qPCR检测基因表达差异，并建立大鼠颅骨缺损模型进行体内验证。

细胞培养与鉴定
成功分离的PDLSCs和BMSCs均呈现典型纺锤形态，流式显示CD90⁺/CD105⁺的MSC特征。成骨/成脂诱导实验证实两者多向分化潜能，为后续研究奠定基础。

细胞团块制备与表征
L-抗坏血酸诱导14天后，两种细胞均形成富含I型胶原(COL-1)的三维团块。H&E染色显示5天培养的CPs具有最紧密的组织结构，TUNEL检测显示此时凋亡率最低(图2f-g)。扫描电镜揭示BMSC-CPs纤维排列更致密，而PDLSC-CPs呈现极性分布特征。

体外成骨潜能分析
免疫荧光显示两种CPs均高表达碱性磷酸酶(ALP)，但BMSC-CPs的骨涎蛋白(BSP)表达显著更高(P<0.01)，PDLSC-CPs则富含骨桥蛋白(OPN)(图3a)。qPCR和Western blot结果与此一致，提示BMSC-CPs更擅长启动矿化，而PDLSC-CPs偏向骨基质形成。

体内骨再生验证
大鼠颅骨缺损模型显示，植入8周后BMSC-CPs组骨体积/总体积(BV/TV)达47.6%，显著高于PDLSC-CPs组的32.1%(P<0.01)(图4b)。组织学证实BMSC-CPs形成更多成熟骨组织，与微CT结果吻合。

该研究首次系统比较了不同来源MSCs在无支架三维环境中的骨再生特性，发现虽然两种CPs均能有效促进骨修复，但BMSC-CPs在矿化阶段更具优势。这为临床选择种子细胞提供了重要依据：需快速骨愈合时可优先选用BMSC-CPs，而PDLSC-CPs可能更适合需要持续骨重塑的病例。研究创新的无支架技术避免了传统支架的炎症风险，其自我分泌的ECM天然模拟了骨微环境。未来可探索CPs作为生物载体负载生长因子的协同效应，或通过调控缺氧条件进一步优化再生效果。这一成果为骨组织工程开辟了无支架再生新路径，尤其对牙槽骨等复杂解剖部位的修复具有重要转化价值。