北京大學口腔醫學院陳峰副研究員與林久祥教授在自然出版社與川大華西醫院生物治療國家重點實驗室聯合主辦的《Signal Transduction and Targeted Therapy》(STTT)上發表論文，揭示了三種不同人牙源性干細胞具有高度相似的DNA甲基化譜，但同時存在一些特異性差異位點，其中最顯著的差異位點與他們之間不同的成骨能力有關。該文的通訊作者為陳峰副研究員和林久祥教授，第一作者為艾婷婷博士和張杰鈮博士。

人牙源性干細胞具備自我更新及多向分化的能力且細胞來源容易獲取，因此作為組織工程以及再生醫學的種子細胞受到了廣泛的關注1,2。然而，來源于牙齒不同組織的干細胞可能具備不同的分化命運，了解它們之間的差異有利于牙源性干細胞在生物醫學領域得以更好的應用。近年來，很多研究通過比較不同牙源性干細胞的形態學特征、免疫表型及蛋白質組學等來分析各自的特點，但尚無統一結論3-6。

本文作者應用人甲基化芯片比較了牙周膜干細胞（PDLSC）、牙髓干細胞（DPSC）及牙囊祖細胞（DFPC）的全基因甲基化譜，發現三種牙源性干細胞的DNA甲基化譜具有高度的相似性，其中牙囊祖細胞與牙周膜干細胞最為相近，反映了三種干細胞之間的同源關系，如圖1。

<圖1  DNA甲基化譜的分布比較.>

作者進一步比較了三種干細胞甲基化譜之間的差異，發現在所有被檢測的CpG位點中，差異位點占1-2%。其中在DFPCPDLSC及DFPCDPSC的比較中，大部分差異為CpG位點高甲基化，少部分為低甲基化，而在PDLSCDPSC的比較中高甲基化與低甲基化的差異比例相近，這可能與三種干細胞不同的生長發育階段相關。接下來，作者將存在差異的甲基化基因位點進行GO分析，發現差異基因與很多生物學過程相關，包括骨發育、軟骨發育、神經系統發育等。除此之外，差異基因還包括CD109、SMAD3等參與成骨相關通路的細胞表面抗原及轉錄因子等。此外，流式細胞術及RT-PCR證明了PDLSC相比于另外兩種細胞更顯著地表達CD109及SMAD3。同時，其它成骨相關通路的重要因子ALP、OCN及RUNX2也通過轉錄水平被證實在PDLSC中更高表達。通過上述分析，三種牙源性干細胞可能在成骨能力方面存在差異。

為了驗證這一推測，作者對三種牙源性干細胞的成骨分化潛能進行體內外實驗對比。首先，作者對三種干細胞分別進行成骨誘導，并且在成骨早期進行ALP檢測，并在成骨誘導第14天進行茜素紅染色。三種干細胞的ALP活性檢測及茜素紅染色均為陽性，但定量分析表明PDLSC的ALP活性最高，鈣結節染色程度最高。接下來，作者將三種牙源性干細胞分別與羥基磷灰石混合植入小鼠背部皮下，8周后所有樣本進行micro-CT檢測，結果發現PDLSC比另外兩種干細胞形成更多的礦化組織，如圖2。上述實驗證明了PDLSC具有更強的體內外成骨分化潛力，作者推測這可能與其來源的牙齒組織所處的不同微環境相關7,8。

<圖2  體內成骨分化實驗.>

綜上，作者展示了PDLSC、DPSC及DFPC三種人牙源性干細胞具有高度相似且同時存在一定差異的DNA甲基化譜。同時，作者檢測了三種干細胞間具有顯著差異的甲基化位點并將這些差異基因位點進行GO分析，結果顯示差異基因與成骨功能相關。與另外兩種干細胞相比，PDLSC更高表達與成骨功能相關的轉錄因子及細胞表面抗原。此外，作者進一步通過體內外實驗驗證了PDLSC比DPSC及DFPC具有更強的成骨分化潛能。這些結果表明三種人牙源性干細胞差異化的DNA甲基化譜可能揭示了三者之間不同的成骨分化潛力，為今后牙源性干細胞的研究和應用提供了新的思路。

參考文獻

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陳峰  副研究員簡介

陳峰副研究員，2006年博士畢業于清華大學生命科學學院，期間師從陳曄光院士，進行細胞信號轉導相關課題研究。后進入美國加州大學洛杉磯分校牙醫學院進行博士后研究，合作導師為牙醫學院正畸科主任Eric Kang Ting教授，方向為新型生長因子信號通路及其誘導骨形成機制。2011年入職北京大學口腔醫學院中心實驗室任微生物平臺負責人，目前主要研究領域為口腔顱頜面發育遺傳疾病的分子機制及口腔微生態組學研究。迄今已發表第一或通訊作者SCI論文40余篇，包括J Dent Res，J BONE MINER RES，FRONT MICROBIOL等，并受邀為Ebiomedicine雜志撰寫評述。同時擔任中華口腔醫學會口腔生物醫學專委會委員，及口腔科研管理專委會青年委員

林久祥  教授簡介

林久祥，男，博士(1988年)，北京大學口腔醫學院教授兼主任醫師(1991年)，博士生導師(1993年)；現任口腔顱面生長發育研究中心主任，兼任中華口腔正畸學雜志總編輯，美國Case大學口腔醫學院客座教授；曾任中華口腔醫學會正畸專委會主委等；1991年成為我國正畸界唯一獲得國家教委和國務院學位委員會授予的“做出突出貢獻的中國博士學位獲得者”，1992年獲政府特殊津貼待遇，1998年被評為衛生部有突出貢獻的中青年專家。在學科建設上，牽頭創建了我國正畸界唯一的口腔顱面發育研究中心；在口腔正畸臨床非手術治療骨性III類牙頜畸形疑難病例方面取得了開創性的成就；研發出了具有我國自主知識產權的新一代傳動直絲弓矯正器及技術，被國家衛生部列為十年百項適宜推廣技術，曾獲中華醫學科技二等獎，并被衛生部推薦申請國家級科技成果發明獎；首次提出了頸椎骨骨齡定量分期法，獲得湖北省科技一等獎。作為第一作者或通訊作者于1985年、1999年及2003年分別在口腔正畸界僅有的3份SCI收錄的雜志：歐洲正畸雜志（Europ. J. Orthod）、美國正畸雜志（Am. J. Orthod.）及美國Angle正畸雜志（Angle Orhtod）發表論著，取得了我國大陸正畸界歷史性零的突破。在國內外雜志上發表了近200篇論文，其中 SCI收錄論文50余篇；獲省部級科技成果獎10余項，國家專利8項，出版著作10余本，其中主編8本，例如主編了衛生部高等醫學院校研究生規劃教材“口腔正畸學”第一版及第二版主編；國內率先主編了“現代口腔正畸學”大型專著，已出版第四版近200萬字。作為負責人承擔過國家“863”科技攻關項目、科技部“十五”科技攻關項目及衛生部重點科技項目、國家自然科學基金項目等10余項。共培養出近60名博士。

Signal Transduction and Targeted Therapy簡介

《Signal Transduction and Targeted Therapy》（STTT）是自然出版集團和四川大學華西醫院生物治療國家重點實驗室合作出版的全英文生物醫學專業期刊（網站：http://www.nature. com/sigtrans，點擊本網站最下方"閱讀原文”）。主編由美國俄亥俄州立大學Carlo M. Croce教授（美國三院院士，Cancer Research前主編），UCSD的張康教授、川大華西醫院魏于全教授/院士擔任。有來自全球等多個國家及地區的多位相關領域的近百位著名學者組成編委會。本雜志每周五發表文章，歡迎各位投稿，包括論著或綜述。對于原創性成果采取“快速通道”模式，幫助作者以最快的速度發表文章，最快一周可接收。該雜志發表論文可免收發表費。該雜志投稿格式不限，正式發表之前再按雜志格式修改。感謝將此信息轉發給您們的同事、朋友以及學生等。

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