唐氏综合征患儿脱落乳牙牙髓干细胞（SHED）基因表达谱特征解析及其在牙科异常机制中的意义

本研究针对唐氏综合征（Down syndrome）患者伴发牙科异常的机制不明问题，通过RNA测序技术分析人脱落乳牙牙髓干细胞（SHED）的基因表达谱。研究发现染色体21相关基因（如COL6A1）表达上调，并鉴定出多个与器官形态发生和牙齿发育关键基因（如MSX1、FAM20A）的异常表达。该研究为阐明唐氏综合征牙科表型提供了新的细胞模型和分子依据，对理解其多器官并发症机制具有重要意义。

　　

唐氏综合征作为最常见的染色体异常疾病，由21号染色体三体性引起，患者除智力障碍和多发器官畸形外，还常伴发牙齿发育异常——包括先天缺牙、釉质发育不全和牙根短小等牙科问题。然而，这些牙科表型背后的分子机制至今尚未明确。由于牙齿组织样本获取困难，研究人员亟需寻找一种能够代表牙源性细胞特性且符合伦理规范的实验模型。在此背景下，人脱落乳牙牙髓干细胞（SHED）因其来源微创、多向分化潜能和与牙胚发育的高度相关性，成为研究遗传性疾病中牙齿形成机制的理想对象。

近期发表于《Pediatric Dental Journal》的一项研究，通过对比唐氏综合征患儿与健康儿童SHED细胞的基因表达谱，首次系统揭示了该综合征牙科异常潜在的分子基础。研究团队由日本九州大学齿学研究院小儿齿科学领域的Komine Itaru、Chiba Yuta等学者组成。

在研究技术方法上，团队选取3例5–8岁唐氏综合征患儿及3例健康儿童的脱落乳切牙提取牙髓组织，通过胶原酶消化法原代培养获得SHED细胞。采用RT-qPCR验证21号染色体基因（COL6A1）表达以确认细胞模型可靠性；通过MTT法和克隆形成实验评估细胞增殖与自我更新能力；利用RNA-seq进行转录组测序，以DESeq2进行差异表达分析，并通过clusterProfiler进行GO功能富集分析。

研究结果主要包括以下三个方面：

一、SHED细胞的成功建立与模型验证

研究者从唐氏综合征组和对照组中均成功培养出形态呈纤维样、贴壁生长的SHED细胞，两组细胞形态无显著差异。通过RT-qPCR检测发现，唐氏综合征组中位于21号染色体的COL6A1基因表达量约为对照组的1.5倍，符合三体性预期，证实该细胞模型可有效模拟唐氏综合征的遗传特征。

二、细胞增殖能力未出现显著改变

MTT实验显示两组细胞在培养期内吸光度值无统计学差异，克隆形成实验中形成的细胞克隆数与大小也相近，表明唐氏综合征并未影响SHED的增殖与自我更新能力，提示牙科异常可能独立于细胞增殖调控通路。

三、RNA-seq揭示关键发育基因表达紊乱

转录组分析共识别出216个差异表达基因（DEGs），其中上调122个，下调94个。值得注意的是，所有21号染色体上的DEGs均显示上调，包括COL6A1、COL6A2等。基因 ontology 分析表明，上调基因显著富集于器官形态发生、细胞外基质组成、神经发育及牙齿发育等相关通路。尤其值得注意的是，多个已知与牙齿发育密切相关的基因如MSX1（与选择性先天缺牙相关）、FAM20A（与遗传性釉质发育不全相关）、PITX1、SIX1等表达均出现显著上调。这些基因并不位于21号染色体，说明其表达变化可能源于三体性引起的次级调控效应。

在讨论与结论部分，研究者强调，本研究首次利用SHED细胞模型揭示唐氏综合征患者牙髓干细胞中存在的广泛基因表达失调，不仅包括21号染色体基因的剂量效应，也涉及多个关键牙发育基因的调控异常。尤其MSX1和FAM20A等基因的异常高表达，为解释唐氏综合征患者高发牙缺失和釉质缺陷提供了分子依据。尽管本研究样本量较小，且包括一例罗伯逊易位型唐氏综合征患儿，可能对结果造成一定异质性，但SHED模型在重现多器官并发症分子特征方面表现出明显优势。该研究不仅深化了对唐氏综合征牙科表型机制的理解，也为利用SHED开展遗传性口腔疾病的机制研究提供了新范式。未来需进一步探索这些差异表达基因在牙齿发育中的具体功能及调控网络，以期寻找潜在干预靶点。