レチノイン酸シグナルが歯髄幹細胞の骨・歯原性分化をネガティブに制御している

Retinoic Acid Signal Negatively Regulates Osteo/Odontogenic Differentiation of Dental Pulp Stem Cells.

• Jiangyi Wang
• Guoqing Li
• Lei Hu
• Fei Yan
• Bin Zhao
• Xiaoshan Wu
• Chunmei Zhang
• Jinsong Wang
• Juan Du
• Songlin Wang

抄録

レチノイン酸（RA）シグナルは、歯の発生や間葉系幹細胞（MSC）の骨形成分化に関与している。歯髄幹細胞（DPSC）は、組織再生に有用なMSCの一つである。しかし、DPSCの骨・歯形成分化におけるRAの機能は不明な点が多い。本研究では、ヒトDPSCの骨・歯原性分化過程におけるRAの発現パターンを調べ、そのシグナルに介入することを試みた。ミニチュアブタの落葉犬歯菌を形態学的に観察し、ハイブリダイゼーション(ISH)によりRAの発現パターンを調べた。ヒトDPSCを分離し、RAまたはパンレチノイン酸受容体（pan-RAR）の逆アゴニストであるBMS 493の有無にかかわらず、骨形成誘導培地で培養した。アルカリホスファターゼ（ALP）活性アッセイ、アリザリン赤染色、定量的カルシウム分析、CCK8アッセイ、骨形成関連遺伝子発現、移植を行い、DPSCsの骨・歯形成分化能および増殖能を決定した。その結果、ミニチュアブタのDCの歯冠石灰化中にALKの発現が低下することを見出した。RAシグナルの活性化は、ヒトDPSCのALP活性とミネラル化を阻害し、転写因子であるBMS 493を用いた場合、結果は逆であった。移植実験では、RAシグナルを阻害することにより、DPSCの骨・歯原性分化能が亢進することが示唆された。これらの結果は、RAシグナルのダウンレギュレーションがDPSCの骨・歯原性分化を促進することを示しており、組織再生を改善するための標的経路の可能性を示唆している。

Retinoic acid (RA) signal is involved in tooth development and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs). Dental pulp stem cells (DPSCs) are one of the useful MSCs in tissue regeneration. However, the function of RA in osteo/odontogenic differentiation of DPSCs remains unclear. Here, we investigated the expression pattern of RA in miniature pig tooth germ and intervened in the RA signal during osteo/odontogenic differentiation of human DPSCs. Deciduous canine (DC) germs of miniature pigs were observed morphologically, and the expression patterns of RA were studied by hybridization (ISH). Human DPSCs were isolated and cultured in osteogenic induction medium with or without RA or BMS 493, an inverse agonist of the pan-retinoic acid receptors (pan-RARs). Alkaline phosphatase (ALP) activity assays, alizarin red staining, quantitative calcium analysis, CCK8 assay, osteogenesis-related gene expression, and transplantation were conducted to determine the osteo/odontogenic differentiation potential and proliferation potential of DPSCs. We found that the expression of and decreased during crown calcification of DCs of miniature pigs. Activation of RA signal inhibited ALP activities and mineralization of human DPSCs and decreased the mRNA expression of , , , and a transcription factor, . With BMS 493 treatment, the results were opposite. Interference in RA signal decreased the proliferation of DPSCs. transplantation experiments suggested that osteo/odontogenic differentiation potential of DPSCs was enhanced by inversing RA signal. Our results demonstrated that downregulation of RA signal promoted osteo/odontogenic differentiation of DPSCs and indicated a potential target pathway to improve tissue regeneration.

Copyright © 2020 Jiangyi Wang et al.