口腔醫(yī)學(xué)中的細(xì)胞力學(xué)研究--泰醫(yī)

1、口腔醫(yī)學(xué)中的細(xì)胞力學(xué)研究,泰山醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)院 高靜,第一節(jié) 細(xì)胞生物力學(xué)的概念及研究?jī)?nèi)容,一、細(xì)胞生物力學(xué)的基本概念 運(yùn)用生命科學(xué)和工程科學(xué)的原理和方法來(lái)研究正常和病態(tài)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，以及開(kāi)發(fā)生物替代物來(lái)恢復(fù)細(xì)胞的功能。,二 細(xì)胞生物力學(xué)研究?jī)?nèi)容,傳統(tǒng)研究：細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、變形、細(xì)胞間相互作用及細(xì)胞如何產(chǎn)生力、感覺(jué)和響應(yīng)外界的作用力的研究目前：細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)研究，細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)相互作用，細(xì)胞內(nèi)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的粘彈性和鏈

2、接，與細(xì)胞附著和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的細(xì)胞與分子層次的力學(xué)行為等,三 細(xì)胞的力學(xué)結(jié)構(gòu)及力學(xué)特性,細(xì)胞的力學(xué)結(jié)構(gòu) 細(xì)胞骨架 在細(xì)胞核中存在的核骨架-核纖層 ，包括微管、微絲和中間絲 細(xì)胞骨架 不僅維持細(xì)胞形態(tài)、承受外力、保持細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性方面起重要作用，而且還參與許多重要的生命活動(dòng)，在植物細(xì)胞中細(xì)胞骨架指導(dǎo)細(xì)胞壁的合成。,,,生物纖絲的力學(xué)特性 細(xì)胞的各種生物纖絲或鏈可近似看作一帶有均勻密度和截面積的柔軟柱體，直徑8-25

3、nm。細(xì)胞質(zhì)膜的力學(xué)特性,細(xì)胞受力,（一）與細(xì)胞有關(guān)的力1.細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的力 由生物纖絲的生長(zhǎng)與收縮產(chǎn)生的力 分子馬達(dá)產(chǎn)生的力2細(xì)胞所受外部作用力 當(dāng)細(xì)胞與其他細(xì)胞或與基底材料接觸距離在5nm或以上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生因電偶極子相互作用導(dǎo)致的范德華力以及因?yàn)榕c細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞外液中游離的帶相反電荷的離子、或與其他帶電表面的相互作用產(chǎn)生的靜電力,細(xì)胞形變,細(xì)胞的力學(xué)單元主要為一流體膜與其細(xì)胞骨架或細(xì)胞壁形成的組合薄膜。該膜

4、的各彈性模量，包括彎曲壓縮以及抗切變能力等，彈性模量會(huì)強(qiáng)烈影響細(xì)胞的形狀。同時(shí)，細(xì)胞骨架為一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它使得細(xì)胞具有主動(dòng)變形和抵抗被動(dòng)變形的能力,,干細(xì)胞研究1999年被《Science》評(píng)為十大科技進(jìn)展之首；2000年再度入選世界十大科技進(jìn)展；,美國(guó)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者吉爾伯特預(yù)言,“用不了50年，人類(lèi)將能夠培育出人體的所有器官?！?11,2007諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)胚胎干細(xì)胞結(jié)合基因打靶研究,2007年10月8日瑞典皇家科學(xué)院諾貝

5、爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布將本年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家馬里奧?卡佩奇和奧利弗?史密斯、英國(guó)科學(xué)家馬丁?埃文斯，以表彰他們?cè)谂咛ジ杉?xì)胞和基因敲除研究方面所做的貢獻(xiàn);“基因敲除小鼠”，即先在小鼠胚胎干細(xì)胞上引入外源無(wú)意義同源DNA序列，置換其中的靶向基因，然后將基因敲除后的胚胎干細(xì)胞植入小鼠早期胚胎，發(fā)育成的嵌合體小鼠體內(nèi)同時(shí)存在被“修飾”過(guò)和原生基因。如果某小鼠的生殖細(xì)胞恰巧被敲除過(guò)，則它們就會(huì)生出全身各細(xì)胞某基因都被敲除的小鼠，其后

6、代可出現(xiàn)純“基因敲除”小鼠。,,自1989年基因打靶技術(shù)在老鼠身上獲得實(shí)際成功至今（2007），已經(jīng)有一萬(wàn)多個(gè)小鼠基因分別被敲除，預(yù)計(jì)科學(xué)家們將很快實(shí)現(xiàn)所有小鼠基因的敲除，從而確定每個(gè)基因在健康和疾病中的角色；目前，基因打靶技術(shù)已經(jīng)形成了500多個(gè)不同的人類(lèi)疾病小鼠模型，涉及心血管疾病和神經(jīng)退化疾病、糖尿病和癌癥等。人類(lèi)基因與小鼠基因相似性達(dá)90％以上，它在理論上具備了用于心臟病、糖尿病和癌癥等遺傳因素引發(fā)的疾病研究的可能。,What

7、’s Stem Cell ?,干細(xì)胞是動(dòng)物（包括人）胚胎及器官中具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始細(xì)胞，能分裂、產(chǎn)生出表現(xiàn)型和基因型都和自己完全相同的子細(xì)胞，同時(shí)還能分化為各類(lèi)祖細(xì)胞，是重建、修復(fù)病損或衰老組織、器官功能的理想種子細(xì)胞。,Characters of Stem Cell,具有無(wú)限增殖分裂的能力；長(zhǎng)期保持自我穩(wěn)定的能力；長(zhǎng)期保持分化成其它細(xì)胞的可能性； 產(chǎn)生新細(xì)胞是對(duì)組織（細(xì)胞）損傷的反應(yīng)；以對(duì)稱(chēng)和/或不對(duì)稱(chēng)兩種方式進(jìn)

8、行生長(zhǎng)：或保持不分化狀態(tài)，或不可逆地向終末分化（由細(xì)胞質(zhì)中調(diào)節(jié)分化蛋白不均勻分配決定）。,,,干細(xì)胞具有的多向分化潛能和自我更新能力，使其成為未來(lái)再生醫(yī)學(xué)的重要種子細(xì)胞，并成為研究人類(lèi)早期胚層特化和器官形成、藥物篩選以及基因治療的最佳工具。,,干細(xì)胞研究的倫理和社會(huì)問(wèn)題,生殖性克??；治療性克??；,日本投入巨資研究干細(xì)胞,2000年5月，日本把干細(xì)胞技術(shù)的出現(xiàn)視作在生命科學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域趕超歐美國(guó)家的絕好機(jī)遇。在2000年度啟動(dòng)的“千

9、年世紀(jì)工程”中，日本把干細(xì)胞工程作為四大重點(diǎn)之一，并且在第一年度就投入108億日元的巨額資金；,英國(guó)允許胚胎干細(xì)胞研究,2000年12月19日，英國(guó)下議院以超過(guò)2／3的多數(shù)票通過(guò)了在嚴(yán)格管理的條件下允許克隆人類(lèi)早期胚胎，并從中提取干細(xì)胞進(jìn)行醫(yī)療研究的決議。2001年1月，經(jīng)過(guò)３年的激烈爭(zhēng)論，英國(guó)議會(huì)上院通過(guò)法案，允許科學(xué)家克隆人類(lèi)早期胚胎，并利用它進(jìn)行醫(yī)療研究。,,,美國(guó)總統(tǒng)布什在2001年8月宣布，美國(guó)政府將僅僅支持對(duì)已有的胚胎干細(xì)

10、胞進(jìn)行研究；德國(guó)不僅只允許研究2002年1月30日以前產(chǎn)生的胚胎干細(xì)胞，而且還必須是在沒(méi)有其它可選擇的情況下才能進(jìn)行。,,布什否決干細(xì)胞提案,2005年，美眾議院以238票對(duì)194票通過(guò)法案，要求加大政府對(duì)胚胎干細(xì)胞研究的資金支持；2006年7月18日該法案在參議院也以63票對(duì)37票獲得通過(guò)；美國(guó)總統(tǒng)布什7月19日首次動(dòng)用否決權(quán)，駁回這項(xiàng)支持胚胎干細(xì)胞研究的法案； 幾小時(shí)后，國(guó)會(huì)眾議院以235票對(duì)193票的結(jié)果重新通過(guò)了這份旨在

11、放寬干細(xì)胞研究的法案。但由于第二次表決沒(méi)有獲得三分之二的絕對(duì)多數(shù)，國(guó)會(huì)無(wú)力推翻總統(tǒng)的否決票。,,聯(lián)合國(guó)反對(duì)克隆人,2005年2月18日，經(jīng)過(guò)激烈的辯論，第59屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)法律委員會(huì)以71票贊成、35票反對(duì)、43票棄權(quán)的表決結(jié)果，以決議的形式通過(guò)一項(xiàng)政治宣言，要求各國(guó)禁止有違人類(lèi)尊嚴(yán)的任何形式的克隆人。,歐 盟繼續(xù)資助人體胚胎干細(xì)胞研究,2007年1月24日,歐盟正式宣布將繼續(xù)資助人體胚胎干細(xì)胞研究,但禁止克隆人類(lèi)和破壞人類(lèi)胚胎；在

12、表決過(guò)程中,波蘭、奧地利、馬耳他、斯洛伐克、立陶宛聲稱(chēng)出于倫理和道德上的考慮,否決了該項(xiàng)提議。德國(guó)和意大利在最后時(shí)刻改變?cè)辛?chǎng),轉(zhuǎn)而支持該項(xiàng)研究。在過(guò)去的7年中,歐盟研究基金資助了9個(gè)人體胚胎干細(xì)胞的科研項(xiàng)目，但必須遵循一定的前提:不能以復(fù)制為目的進(jìn)行克隆人試驗(yàn),不能從事企圖修改人類(lèi)基因庫(kù)的研究,不能用于破壞人類(lèi)胚胎的研究。,英干細(xì)胞銀行正式開(kāi)業(yè),英國(guó)在2003年建立了世界第一個(gè)干細(xì)胞銀行，旨在存儲(chǔ)各種類(lèi)型的干細(xì)胞，是世界第一個(gè)政府

13、性的干細(xì)胞銀行；2006年9月18日由英國(guó)政府下設(shè)的英國(guó)生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與控制研究院經(jīng)科學(xué)家們一致討論，首次批準(zhǔn)了6種可對(duì)外供應(yīng)的胚胎干細(xì)胞；這次會(huì)議還規(guī)定，申請(qǐng)獲得干細(xì)胞的科學(xué)家必須保證，不能進(jìn)行克隆人的試驗(yàn)；已有約50個(gè)機(jī)構(gòu)提出要求獲得干細(xì)胞的申請(qǐng)，但也有人對(duì)此項(xiàng)決定表示疑慮。這項(xiàng)決定可能會(huì)使一些捐贈(zèng)胚胎的夫婦心生不快。他們可能不太愿意自己的胚胎被用于一些他們并不知道的研究。,,中國(guó)支持治療性克隆研究,中科院陳竺院士2002年7月指

14、出：“一個(gè)體外的胚胎在有限的時(shí)間，如14天里，尚屬一般的生物細(xì)胞，此時(shí)還沒(méi)有神經(jīng)細(xì)胞和腦細(xì)胞的產(chǎn)生，既無(wú)知覺(jué)也無(wú)感覺(jué)，因此科學(xué)界一般認(rèn)為它在此時(shí)還不是一個(gè)道德意義上的人?！祟?lèi)干細(xì)胞研究給21世紀(jì)醫(yī)學(xué)的革命性發(fā)展帶來(lái)可能，因此總的平衡利弊，還是要支持”。 陳竺還強(qiáng)調(diào)，在支持的同時(shí)還要有嚴(yán)厲的法律、法規(guī)來(lái)保證這樣的技術(shù)發(fā)展能真正造福人類(lèi)。,,生命何時(shí)開(kāi)始？,生命從何時(shí)開(kāi)始？這一問(wèn)題的答案對(duì)于胚胎研究有巨大的影響。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，生命的

15、價(jià)值在于有發(fā)育潛力，而不是發(fā)育的當(dāng)前狀態(tài)。對(duì)于持有這種觀點(diǎn)的人來(lái)說(shuō)，對(duì)干細(xì)胞的研究及對(duì)人類(lèi)囊胚的破壞是完全無(wú)法接受的。擔(dān)心無(wú)法控制的生物技術(shù)可能導(dǎo)致道德淪喪。許多人認(rèn)為，生命起點(diǎn)的最好定義是囊胚植入子宮壁。而從人類(lèi)胚胎研究的觀點(diǎn)看來(lái)，原腸胚形成是生命起點(diǎn)。,中國(guó)干細(xì)胞研究異軍突起（1）,北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部等投入500萬(wàn)元組建北京大學(xué)干細(xì)胞研究中心，將干細(xì)胞研究列為“十五”期間的三大重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，該中心目前正在建立非病毒轉(zhuǎn)化的角膜干細(xì)胞

16、體外培養(yǎng)體系，并已著手建立人胚胎干細(xì)胞系以及包含人體各種組織的成體干細(xì)胞庫(kù)；在以干細(xì)胞技術(shù)治療肝病、糖尿病等方面已取得了初步突破。,,中國(guó)干細(xì)胞研究異軍突起（2）,天津血液研究所、上海市第二人民醫(yī)院等，在血液干細(xì)胞研究上也有比較突出的成就。北京中關(guān)村生命科技園將干細(xì)胞研究列為首批入園的九大項(xiàng)目之一。,,天津臍帶血干細(xì)胞庫(kù)通過(guò)驗(yàn)收,天津臍帶血造血干細(xì)胞庫(kù)，是世界規(guī)模最大的干細(xì)胞庫(kù)之一，總投資1.18億元。2005年5月通過(guò)國(guó)家衛(wèi)生部執(zhí)

17、業(yè)驗(yàn)收和亞洲臍帶血庫(kù)驗(yàn)收，日處理臍帶血能力100份，總儲(chǔ)存量30萬(wàn)份。天津臍帶血庫(kù)創(chuàng)建公共儲(chǔ)存與自體儲(chǔ)存相結(jié)合模式，已在全國(guó)建立70多家分公司和工作站，儲(chǔ)存新生兒臍帶血干細(xì)胞3萬(wàn)余份，接受全國(guó)和亞洲臍血庫(kù)615例無(wú)血緣關(guān)系患者的查詢(xún)，配型成功率97％，為數(shù)十位患者提供了移植供體；與世界各國(guó)臍帶血干細(xì)胞庫(kù)相比，天津臍帶血造血干細(xì)胞庫(kù)無(wú)論在儲(chǔ)存數(shù)量、處理能力、潔凈等級(jí)、通訊上網(wǎng)、安全保衛(wèi)以及室內(nèi)環(huán)境控制等方面，均居領(lǐng)先水平，為中國(guó)乃至全世

18、界臍帶血干細(xì)胞庫(kù)的建設(shè)提供了示范和標(biāo)準(zhǔn)。,中國(guó)干細(xì)胞研究異軍突起（3）,,中國(guó)干細(xì)胞研究異軍突起（4）,我國(guó)首家臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞庫(kù)2006年4月24日前在天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)天大科技園細(xì)胞產(chǎn)品國(guó)家工程研究中心落成；,,我國(guó)干細(xì)胞研究有望后來(lái)居上,科技部973、863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃等都從不同的層面上給予干細(xì)胞研究多個(gè)重大重點(diǎn)項(xiàng)目資金支持；我國(guó)每年在SCI核心期刊發(fā)表的干細(xì)胞相關(guān)論文呈逐年增多趨勢(shì)，2006年和

19、2007年發(fā)表的論文數(shù)均超過(guò)2000篇，與英國(guó)和法國(guó)的數(shù)量相近，有些研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平；2007年我國(guó)在干細(xì)胞領(lǐng)域發(fā)表的論文影響因子總數(shù)超過(guò)35的有11個(gè)研究組，其中影響因子總數(shù)位列前四的為：中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所韓忠朝（157.253）、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所趙春華（95.281）、北京大學(xué)生命科學(xué)院鄧宏魁（93.370） 、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所毛寧（75.111），其中有些單篇論文影響因子達(dá)到10.896。,中

20、國(guó)干細(xì)胞研究異軍突起（5）,,全能干細(xì)胞（Totipotent stem cell）；多能干細(xì)胞(Pluripotent stem cell)；單能干細(xì)胞(Unipotent stem cell)；,干細(xì)胞分類(lèi),,干細(xì)胞分類(lèi)示意圖,,干細(xì)胞的可塑性,科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，一種成體干細(xì)胞在一定條件下可以產(chǎn)生出其它的細(xì)胞和組織。骨髓干細(xì)胞 神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞 造血細(xì)胞骨髓肌間葉干細(xì)胞 造血細(xì)胞,,,,提

21、示：成人組織干細(xì)胞可能存在廣譜的分化潛能； 干細(xì)胞工程不一定取自胚胎干細(xì)胞； 微環(huán)境對(duì)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化具非常重要的作用；,,韓國(guó)“最高科學(xué)家”黃禹錫稱(chēng)已獲體細(xì)胞克隆人類(lèi)早期胚胎，并從中獲得胚胎干細(xì)胞（2004.2）,Researches on ESC (34),,黃禹錫繼續(xù)體細(xì)胞克?。?005.5）,在《Science》黃禹錫報(bào)道，招募11名２歲到56歲捐獻(xiàn)體細(xì)胞的男女志愿者，患有脊索損傷、幼年糖尿病和先天性低丙球蛋

22、白血癥等各種疾病，其中一名患有脊索損傷的女性志愿者，也捐獻(xiàn)了克隆胚胎用的卵母細(xì)胞；共將185個(gè)卵母細(xì)胞抽出細(xì)胞核，然后分別植入體細(xì)胞的細(xì)胞核，成功得到了31個(gè)胚泡，最后提取了11個(gè)干細(xì)胞系。而在2004年的研究中，黃禹錫等人最后只得到一個(gè)干細(xì)胞系。,Researches on ESC (35),,黃禹錫被問(wèn)訊后返回首爾大學(xué)辦公室，與助手、學(xué)生一一道別,2006年黃禹錫被證明發(fā)表在2004年《Science》上的胚胎干細(xì)胞克隆造假,R

23、esearches on ESC (36),,1964年為科研確立倫理規(guī)范的《赫爾辛基宣言》,科學(xué)家應(yīng)該保證自身獨(dú)立于研究項(xiàng)目之外，且沒(méi)有受到強(qiáng)迫；研究者們一向被提醒不要接受來(lái)自研究團(tuán)隊(duì)成員捐出的卵子，因?yàn)檫@會(huì)引發(fā)捐卵者與研究有聯(lián)帶關(guān)系，以及擔(dān)心捐卵可能是屈服于研究壓力；黃禹錫曾向提供卵子的女性支付了每人150萬(wàn)韓元(合1450美元)補(bǔ)償金。,Researches on ESC (37),,黃禹錫面臨鐵窗生涯,韓國(guó)首爾地方檢察廳就前

24、首爾大學(xué)教授黃禹錫因?qū)W術(shù)造假而遭起訴一案舉行了第二次聽(tīng)證。黃禹錫在法庭上承認(rèn)，自己曾指使手下偽造胚胎干細(xì)胞數(shù)據(jù)，并以此撰寫(xiě)論文發(fā)表在美國(guó)《Science》雜志上；   2005年12月，他被揭發(fā)偽造多項(xiàng)研究成果，韓國(guó)舉國(guó)嘩然。黃禹錫發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的干細(xì)胞研究成果均屬子虛烏有。 2009年10月26日，韓國(guó)法院裁定，黃禹錫侵吞政府研究經(jīng)費(fèi)、非法買(mǎi)賣(mài)卵子罪成立，被判2年徒刑，緩刑3年。,Researches on

25、 ESC (38),,成熟血細(xì)胞的產(chǎn)生過(guò)程,造血干細(xì)胞 造血祖細(xì)胞 前體細(xì)胞 各種成熟血細(xì)胞,,,,造血干細(xì)胞,,Differentiation of Blood Cells from Hematopoietic Stem Cell造血干細(xì)胞分化成各類(lèi)血細(xì)胞,,造血干細(xì)胞,,捐獻(xiàn)者是上海某醫(yī)院護(hù)士曲海菁。她于2005年4月報(bào)名加入中華骨髓庫(kù)，當(dāng)年12月與北京一名白血病患者配型成功。2006年3月30日，在上海華

26、山醫(yī)院采集了造血干細(xì)胞，由上海分庫(kù)工作人員于當(dāng)晚護(hù)送到北京海軍總醫(yī)院,中華骨髓庫(kù)實(shí)現(xiàn)第400例捐獻(xiàn),造血干細(xì)胞（22）,救命骨髓從北京空運(yùn)來(lái)廈廈門(mén)日?qǐng)?bào) 2007-6-6,漳州16歲施姓少年2006年12月份無(wú)意中發(fā)現(xiàn)自己雙下肢有一些瘀點(diǎn)，并在左腋下摸到一個(gè)花生米粒大小的腫物。隨后他被診斷為“急性淋巴細(xì)胞白血病”。2007年3月份，小施轉(zhuǎn)入廈門(mén)大學(xué)附屬中山醫(yī)院血液科繼續(xù)治療；幸運(yùn)的是，僅僅兩個(gè)月內(nèi)，醫(yī)生就在中華骨髓庫(kù)為他找到配對(duì)的造血

27、干細(xì)胞。這也是廈門(mén)市患者兩年內(nèi)第9個(gè)通過(guò)中華骨髓庫(kù)獲得救助的患者；2007年6月5日19時(shí)30分，在歷經(jīng)兩個(gè)半小時(shí)的航程后，北京市紅十字會(huì)的一名工作人員，懷抱著一個(gè)周轉(zhuǎn)箱出現(xiàn)在廈門(mén)機(jī)場(chǎng)的出口處。這個(gè)箱子里裝著的“救命血”于20時(shí)左右被輸入該少年的體內(nèi),造血干細(xì)胞,,據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)白血病自然發(fā)病率約為十萬(wàn)分之四，每年新增白血病患者4萬(wàn)人；我國(guó)約有400萬(wàn)名白血病患者等待合適的骨髓移植；,造血干細(xì)胞,,抽取成分血,造血干細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)人牙齒干

28、細(xì)胞,2005年1月澳大利亞阿德萊德大學(xué)的生物學(xué)家格羅恩索斯和他的研究小組在兒童換下來(lái)的牙齒中找到牙齒干細(xì)胞，可以用來(lái)幫助牙齒修復(fù)破損部分，也可能將來(lái)讓老人長(zhǎng)出新牙來(lái)；人的牙齒由不同的組織構(gòu)成，包括釉質(zhì)、牙質(zhì)和牙髓等。其中牙髓中含有生成牙齒主體部分的“成牙質(zhì)干細(xì)胞”，但在牙髓的上百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞里，只有80個(gè)左右是干細(xì)胞；日本科學(xué)家利用狗齒中提取的干細(xì)胞，讓狗長(zhǎng)出了新牙；而英國(guó)科學(xué)家也成功地利用未成年實(shí)驗(yàn)鼠的干細(xì)胞培育出鼠牙。,從牙胚中分

29、離出干細(xì)胞,2006年3月日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所報(bào)告，用特殊的蛋白質(zhì)分解酶對(duì)拔除的智齒牙胚進(jìn)行處理，分離出具有極強(qiáng)增殖和分化能力的間充質(zhì)干細(xì)胞；把牙胚間充質(zhì)干細(xì)胞植入多孔陶瓷，并移植到免疫缺陷的大鼠體內(nèi)。６周后取出，證實(shí)了有新生骨組織形成；把牙胚間充質(zhì)干細(xì)胞移植到大鼠后，它們能合成白蛋白，表明生成了新的肝細(xì)胞。,干細(xì)胞再生牙齒結(jié)構(gòu),2006年10月美國(guó)南加州大學(xué)史松濤等采集智齒（wisdom  teeth）的牙根

30、尖（乳頭狀凸起）中的干細(xì)胞，成功使牙根（tooth  root）、牙周韌帶（periodontal   ligaments）再生，幫助他們的迷你豬（mini-pig）恢復(fù)牙冠。最終得到的牙齒與天然牙齒在結(jié)構(gòu)和功能上都極為相似；不僅是智齒，甚至是嬰兒不小心脫落的牙齒，都有可能成為有效的牙齒再生工具；他們希望未來(lái)幾年內(nèi)能夠?qū)⒋思夹g(shù)應(yīng)用于臨床，為千千萬(wàn)萬(wàn)牙病患者帶來(lái)了福音。,牙齒再生有新方法,2007

31、年2月Takashi Tsuji等報(bào)道，分別在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)兩種能發(fā)育成牙齒的間充質(zhì)細(xì)胞和上皮細(xì)胞，然后將這些細(xì)胞注入膠原質(zhì)小珠中培養(yǎng)。這些細(xì)胞發(fā)育成1.3mm長(zhǎng)的微型牙齒后，被移植到8周大的成年小鼠口腔中正常門(mén)牙被撥掉后留下的空位上；2周后被植入的仿生牙齒生長(zhǎng)得非常健康，其牙根、牙釉質(zhì)、牙髓、血管等結(jié)構(gòu)與小鼠的正常牙齒一樣有效地工作；科學(xué)家在此前的研究中只能夠在實(shí)驗(yàn)室中培育出牙齒雛形，從未能使其在小鼠身上自然長(zhǎng)成“牙齒”。,,乳牙干

32、細(xì)胞培育牙齒,2007年9月倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院的保羅·夏普教授教授等將一種源自間充質(zhì)細(xì)胞的干細(xì)胞植入小鼠體內(nèi)，轉(zhuǎn)變成軟骨組織。然后，用源自干細(xì)胞的上皮組織把這個(gè)小球包起來(lái)，再次植入，并讓牙齒生長(zhǎng)25~30天；該牙齒具有合適的尺寸，周?chē)行鹿趋篮徒Y(jié)締組織，顯示了牙根的形成；乳牙是干細(xì)胞非常好的來(lái)源。位于英國(guó)柴郡達(dá)斯伯里的生物伊甸實(shí)驗(yàn)室建立了乳牙干細(xì)胞庫(kù)。干細(xì)胞被提取冷凍起來(lái)，供將來(lái)使用。,,臺(tái)業(yè)者力推儲(chǔ)存幼童乳牙干細(xì)胞治病（2

33、008.9）,近來(lái)臺(tái)灣臍帶血銀行業(yè)者推出“乳牙干細(xì)胞儲(chǔ)存服務(wù)”搶攻市場(chǎng)，將孩子乳牙中的干細(xì)胞存起來(lái)，可作為日后醫(yī)療用途。不過(guò)，一顆乳牙干細(xì)胞在特殊冷凍儀器中存放20年，要價(jià)約15萬(wàn)元新臺(tái)幣。過(guò)去想要采集幼童臍帶血，機(jī)會(huì)只有一次，但帶有干細(xì)胞組織的乳牙卻有12顆，這讓來(lái)不及幫孩子存臍帶血的家長(zhǎng)們有一個(gè)彌補(bǔ)的機(jī)會(huì)，把乳牙牙根尖的部分保留，培養(yǎng)其中的干細(xì)胞存起來(lái)。,51,美科學(xué)家培育出首只“人羊”,英國(guó)《每日電訊報(bào)》2007年3月25日?qǐng)?bào)道

34、，美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)的伊斯梅爾·贊加尼教授等經(jīng)過(guò)7年努力，耗資約1000萬(wàn)美元，將人類(lèi)骨髓干細(xì)胞注入綿羊胚胎腹膜中(從人體骨髓提取不到56克的干細(xì)胞可注入10個(gè)綿羊胚胎)，培育出世界首只體內(nèi)含有15％人類(lèi)細(xì)胞的綿羊(“chimera”)。它的主要用途是為人類(lèi)提供可供移植的器官。,其他干細(xì)胞研究 (51),器官移植者必須放棄生育權(quán),第二節(jié) 口腔醫(yī)學(xué)中的細(xì)胞力學(xué)研究進(jìn)展,一、牙髓干細(xì)胞生物力學(xué)研究進(jìn)展（一）牙髓干細(xì)胞概述 （ D

35、ental pulp stem cells,DPSCs )存在于成年機(jī)體牙髓組織中具有自我更新和多向分化潛能的未分化細(xì)胞或稱(chēng)為前體細(xì)胞（二）牙髓干細(xì)胞的性質(zhì)1.高度增殖能力 2.自我更新能力3.多向分化潛能,,牙髓干細(xì)胞的生物力學(xué)研究 應(yīng)力 Yu(2009)等 研究 牙髓細(xì)胞 是牙髓組織的主要細(xì)胞成分，其中含有一定量的牙髓干細(xì)胞，DPSCs在牙本質(zhì)形成和損傷修復(fù)中發(fā)揮重要作用。牙髓細(xì)胞可以作

36、為牙組織工程研究的種子細(xì)胞。 Lee等 余晶,牙周膜細(xì)胞生物力學(xué)研究進(jìn)展,（一）牙周膜生物力學(xué)的重要性和特殊性 應(yīng)力刺激下牙周組織合成代謝的細(xì)胞反應(yīng)與其他所有骨穩(wěn)態(tài)因素在生理、病理狀態(tài)下重疊并交互作用，對(duì)于維持牙槽骨終生的結(jié)構(gòu)和體積至關(guān)重要牙周膜的重要性,（二） 新的理論發(fā)展,1.牙周膜的結(jié)構(gòu)和功能 牙周膜的膠原纖維束組成的組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)占據(jù)了大部分空間，細(xì)胞和組織液。牙周膜膠原不斷被改建和更新2.牙周膜

37、的正常功能反應(yīng) 當(dāng)受到持續(xù)壓力時(shí)，一旦牙周膜的組織液被完全排除，牙周膜失去緩沖能力，引發(fā)牙槽骨改建3.牙周膜細(xì)胞 具有成骨特性的成纖維細(xì)胞，向成骨細(xì)胞或成牙骨質(zhì)細(xì)胞方向分化4.正畸牙移動(dòng)與牙萌出,,5.正畸力誘導(dǎo)牙周膜改建 加力后張力區(qū)牙周膜增寬，牙離開(kāi)牙槽骨，受牽張側(cè)的牙周膜中有數(shù)個(gè)細(xì)胞過(guò)程明顯被激活，同時(shí)伴有結(jié)締組織細(xì)胞數(shù)量的增加。6.骨塑建和骨改建 正畸牙移動(dòng)，張力區(qū)牙槽骨表現(xiàn)廣泛成骨，符合骨愬建模式；壓力區(qū)牙槽骨則經(jīng)歷

38、了骨改建循環(huán)—短期內(nèi)骨量減少，隨后恢復(fù)。7.壓應(yīng)力和張應(yīng)力 8.張應(yīng)力稱(chēng)骨與壓應(yīng)力破骨 OTM壓力側(cè)除了機(jī)械應(yīng)力轉(zhuǎn)導(dǎo)外，還有明顯的損傷成分，而后者可以生成炎癥介質(zhì)，從而誘導(dǎo)骨吸收。OTM壓力側(cè)的骨吸收是牙周膜正常受載降低的結(jié)果，張力側(cè)因牙周膜的正常受載增強(qiáng)而表現(xiàn)為成骨,（三）牙周膜細(xì)胞生物力學(xué)研究模型,1.體外加力方式基底形變加力重物加力液壓加力離心加力流體加力,,2.體外加力的力值3.體內(nèi)加力模型動(dòng)物模型人牙周膜

39、加力三維應(yīng)力加載模型,（四）牙周膜細(xì)胞的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),牙周膜的組織反應(yīng) 正畸中牙受力初期，牙周膜內(nèi)液體被擠壓，胞外基質(zhì)和細(xì)胞發(fā)生形變，扭曲的神經(jīng)末梢釋放血管活性神經(jīng)遞質(zhì)，首先與毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)。內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)受體與血液中的白細(xì)胞結(jié)合，促使后者滲出毛細(xì)血管，分泌多種信號(hào)因子，刺激牙周膜和牙槽骨襯里細(xì)胞對(duì)胞外基質(zhì)改建。,,牙周膜細(xì)胞的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 所有牙周膜細(xì)胞都必須都必須附著在胞外基質(zhì)，在牙周膜張力區(qū)，胞外基質(zhì)被拉伸，附著

40、的細(xì)胞隨之被拉伸，此過(guò)程中細(xì)胞骨架直接把機(jī)械力傳遞至細(xì)胞核。另一方面，被拉伸的細(xì)胞不斷努力試圖恢復(fù)其形態(tài)，這一目標(biāo)通過(guò)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的脫附著和再附著過(guò)程實(shí)現(xiàn)。胞外基質(zhì)的功能 細(xì)胞分泌的粘多糖和蛋白多糖形成凝膠樣的基質(zhì)，將其他纖維成分包埋其中。其改建在正畸牙移動(dòng)中起整合作用。,,細(xì)胞骨架與胞外基質(zhì)的交互作用 應(yīng)力刺激使細(xì)胞外基質(zhì)發(fā)生形變，并通過(guò)細(xì)胞表面蛋白傳遞至細(xì)胞骨架。牙周膜細(xì)胞機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)到中，胞外基質(zhì)-黏附斑-細(xì)胞骨架-細(xì)

41、胞核是最有效的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。,（五）應(yīng)力作用下牙周膜細(xì)胞的增殖反應(yīng),張應(yīng)力對(duì)PDLCs增殖的影響壓應(yīng)力對(duì)PDLCs增殖的影響,（六）應(yīng)力作用下牙周膜細(xì)胞的基因表達(dá),1.細(xì)胞因子 IL-1IL-1血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β巨噬細(xì)胞集落刺激因子M-CSF2.成骨分化相關(guān)基因3.破骨誘導(dǎo)相關(guān)基因 RANKL與破骨細(xì)胞表面的RANK受體結(jié)合，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞生成，同時(shí)存在CSF-2的情況下，還能激活破骨細(xì)胞的骨溶解效應(yīng)。

42、,,4炎癥介質(zhì) 5.胞外基質(zhì),（七）牙周膜干細(xì)胞的研究進(jìn)展,2004年，從人牙周膜中分離出成牙骨質(zhì)前體細(xì)胞，將其稱(chēng)為牙周膜干細(xì)胞（PDLSCs),其陽(yáng)性表達(dá)間充質(zhì)干細(xì)胞標(biāo)志因子與牙髓干細(xì)胞和骨髓基質(zhì)干細(xì)胞相同。目前利用PDLSCs已經(jīng)在小動(dòng)物和大動(dòng)物體內(nèi)成功再生出牙周結(jié)構(gòu)。,三 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞的生物力學(xué)研究進(jìn)展,間充質(zhì)干細(xì)胞做為成體干細(xì)胞的一種，具有自我更新和多向分化的能力，可以分化為骨、軟骨、韌帶、肌肉和脂

43、肪等多種細(xì)胞力學(xué)信號(hào)可以作為調(diào)控其增殖和分化的有效手段之一1.應(yīng)力對(duì)BMSCs形態(tài)和增殖的影響2應(yīng)力對(duì)BMSCs分化的影響成骨分化；成軟骨分化；成肌分化,成骨細(xì)胞,1.應(yīng)力對(duì)成骨細(xì)胞形態(tài)和增殖的影響 應(yīng)力刺激 使成骨細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，而這一現(xiàn)象與細(xì)胞骨架的改建緊密相關(guān)。機(jī)械力刺激影響成骨細(xì)胞的增殖，但不同實(shí)驗(yàn)報(bào)道效應(yīng)不一致，這可能與加力性質(zhì)及細(xì)胞來(lái)源有關(guān)。2.應(yīng)力對(duì)成骨細(xì)胞分化及功能的影響 ALP、OC、ONP是成骨細(xì)胞