Isolation und Kultur der Dental epithelialen Stammzellen aus dem erwachsenen Maus Schneidezahn

Summary

Das kontinuierlich wachsende Maus Schneidezahn stellt ein Modell für die Untersuchung Erneuerung der Zahngewebe aus Zahn epithelialen Stammzellen (DESC). Ein robustes System für konsistent und zuverlässig diese Zellen von den Schneide erhalten und in vitro expandiert sie hier berichtet wird.

Abstract

Das Verständnis der zellulären und molekularen Mechanismen, die den Zahnwiedergeburt und Erneuerung zugrunde liegen, hat sich zu einem Thema von großem Interesse ^1-4, und die Maus Schneidezahn ein Modell für diese Prozesse. Diese bemerkenswerte Orgel wächst kontinuierlich während des ganzen Lebens des Tieres und alle notwendigen Zelltypen aus dem aktiven Pools von adulten Stammzellen in der labialen (in Richtung der Lippe) und lingual (zur Zunge) Hals-Schleife (CL) untergebracht Regionen erzeugt. Nur die Zahn Stammzellen von der labialen CL verursachen Adamantoblasten die Emaille, die äußere Ummantelung der Zähne, auf der labialen Oberflächen zu erzeugen. Diese asymmetrische Zahnschmelzbildung ermöglicht Abrieb an der Schneidezahnspitze und Vorläuferzellen und Stammzellen in der proximalen Schneidezahn sicherzustellen, dass die Zahngewebe werden ständig aufgefüllt. Die Fähigkeit, in vitro zu isolieren und zu wachsen diese Vorläufer-oder Stammzellen erlaubt die Expansion und öffnet Türen zu zahlreichen Versuchen nicht erreichbar in vivo, wie Hoch Durch Prüfung von potenziellen Stammzellregulationsfaktoren. Hier beschreiben wir und zeigen eine zuverlässige und konsistente Methode zur Kultivierung von Zellen von der labialen CL der Maus Schneidezahn.

Introduction

Eines der einzigartigen Merkmale von Wirbeltieren ist die Entwicklung der Zähne. Der Zahn ist ein wichtiges Modellsystem für viele Bereiche der Forschung, da die molekularen Signalwege und relevant zu dieser Orgel morphologischen Spezialisierungen aus verschiedenen Perspektiven untersucht worden, unter anderem durch Entwicklungs-und Evolutionsbiologen ^5. Vor kurzem hat der Bereich der regenerativen Medizin hat damit begonnen, wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen mit dem Zahn als Modell. Insbesondere die Entdeckung von Zahn epithelialen Stammzellen ist ein wichtiger Fortschritt ^6-13.

Alle Nager besitzen stetig wachsenden Schneidezähne, deren Wachstum durch Stammzellen angeheizt, so dass diese Zähne ein zugängliches Modellsystem, um die adulte Stammzellregulation zu studieren. Markierungsexperimente in der 1970er ^10,11, gefolgt von genetischer Abstammung Tracing ^8,9,12,14 Experimente haben gezeigt, dass DESC befinden sich im proximalen Bereich der Schneidezähne. Der SchaftZelle Nachkommen in der epithelialen Fach auf der labialen Seite bewegen sich aus der vermeintlichen Nische, wie die Lippen-Hals-Schleife (CL) bekannt ist, und zu einer Population von Zellen, die sogenannten Transit-Verstärkung (TA)-Zellen (Abbildung 1). Genauer gesagt, befinden DESC in der äußeren Schmelzepithels (OEE) und sternförmigen Retikulum (SR) ^8,9,14 und die innere Schmelzepithels (IEE) gibt Anlass zu den TA-Zellen, die durch eine begrenzte Anzahl von Zellzyklen fortschreiten und dann bewegen distal entlang der Länge der Schneidezähne (Abbildung 1). Die Differenzierung Ameloblasten in der Maus Schneidezahn weiter distal entlang der Schneidezähne mit einer bemerkenswerten Geschwindigkeit von etwa 350 um an einem einzigen Tag ^15,16 bewegen. Wie sie sich bewegen, zu differenzieren die Zellen zu reifen Ameloblasten und Stratum intermedium (SI)-Zellen. Nach dem Aufbringen der gesamten Dicke von Schmelzmatrix, viele der Adamantoblasten Apoptose, und die verbleibenden Zellen in der Größe schrumpfen und zu regulieren Schmelzreifung <sup> 17. Die Linie der anderen Zelltypen im Lippen CL, wie der SR, ist weniger klar, und Daten über den Stammzellen im Mesenchym ¹⁸ und in der lingualen CL beginnen erst zu entstehen.

Mit der Maus Schneidezahn-Modell, eine Reihe von Gruppen gearbeitet haben, um die genetischen Signalwege und zellbiologische Prozesse in natürlichen Stammzellen-basierten Orgelerneuerung beteiligt aufzuklären. Jedoch enthält der labialen CL eine relativ kleine Anzahl von Zellen, auf etwa 5000 pro Maus Schneidezahn, die die Arbeit mit primären Zellen Herausforderung macht. Daher haben sich bemüht, Kultur wurden und erweitern diese Zellen in vitro ^6,16,19,20, um neue Türen zu experimentellen Ansätzen, die nicht in vivo erreichbar sind zu öffnen. Die jüngste Studie hat gezeigt, dass diese Zellen sowohl selbst erneuern und zu differenzieren in amelogenin exprimierenden Zellen kultiviert, wenn ^13. Hier beschreiben wir und zeigen ein Verfahren zur the zuverlässige und konsistente Kultur von Zellen von der Maus labialen CL.

Protocol

1. Dissect Nieder Hemi-Mandibeln von erwachsenen Maus Vor der Durchführung dieses Protokolls erforderlichen institutionellen Genehmigung zu erhalten und sicher sein, mit allen Tierpflege-Richtlinien. Euthanize Tier mit Standard IACUC genehmigten Verfahren. Für diese Arbeit CO 2-Erstickung wurde verwendet, gefolgt durch zervikale Dislokation. OPTIONAL: Separate Kopf vom Rest des Körpers mit einer Rasierklinge. Entfernen Sie die Haut vor der Unterlippe an den Halsaussc…

Representative Results

Die Maus halbKiefers weist einen kontinuierlich wachsenden Schneidezähne und Backenzähne drei Wurzeln (Fig. 1A). Alle Zähne aus Dentin und Zahnschmelz, der zwei mineralisierten Komponenten der Zahnkrone (Fig. 1A und 1A '). Die Schneidezähne beherbergt zwei Stammzellnischen genannt labialen und lingualen CL CL und Email wird ausschließlich auf der labialen Seite (Abbildung 1A ') gebildet wird. DESC für Schneidezahn Schmelzbildung verantwort…

Discussion

Epithelzellen wurden zuerst erfolgreich kultiviert vor 40 Jahren über ^21-24, und in jüngerer Zeit erfolgreiche Isolierung von epithelialen Stammzellen ^25-27 unserem Wissen epithelialer Biologie fortgeschritten. Wir berichten über ein Protokoll zur Isolierung der DESC der erwachsenen Maus Schneidezahn, eine relativ wenig erforschten Population von Stammzellen, die das Potenzial, wichtige Einblicke in die Biologie und Zahnschmelzbildung ergeben hat. Dieses Protokoll wurde zunächst auf früheren B…

Materials

Forceps, size 5	Fine Science Tools	11251-30	FST by Dumont, Dumoxel,
Forceps Straight, fine, 3.5	Roboz	RS5070
Razorblades	Electron Microscopy Services	#71960
Scalpel Handle No.3	VWR
Feather Blade No. 15	Electron Microscopy Services	#72044-15	Surgical Stainless Steel
Collagenase Type-1 filtered	Worthington Biochemical Corporation	#4214
Insulin syringe	BD	#329424
Accumax	EMD Millipore	#SCR006
DMEM/F12	Gibco	11320-033
EGF	R&D	2028-EG-200
FGF2	R&D	233-FB-025
B27 Supplement	Gibco	10889-038