A Novel Cell-Based Approach for Pulp-Dentin Complex Regeneration Using iPSC-Derived Endothelial and Epithelial Cells with DPSCs

Abstract

이 연구는 단일 세포 분석과 유도 다능성 줄기 세포(iPSCs)의 적용을 통해 치수 조직의 재생 가능성을 조사했다. 미성숙 영구치에 발생한 치근단 병변을 치료하기 위해 재생적 근관 치료 (RET)가 발전했지만, 미성숙 영구치에 여전히 도전 과제가 남아 있었다. 전통적인 RET 방법인 재관혈화는 유망한 결과를 보였지만, 진정한 재생보다는 수리로 이어지는 경우가 많았다. 이 연구는 효과적인 치수-법랑질 복합체 재생을 위해 다양한 세포 유형을 포함할 필요성을 강조했다. 단일 세포 분석을 통해 인간 치수 조직의 세포 구성과 유전자 발현 프로파일을 밝혔고, 내피 세포 집단이 내피와 상피 마커 유전자 모두를 발현하는 것을 발견했다. 그 후, iPSCs 를 내피 세포와 상피 세포로 성공적으로 분화시켰고, 이를 치수 줄기 세포(DPSCs)와 공동 배양했다. 이 공동 배양은 실험실 내외에서 상당한 치아 형성 잠재력을 보여주었고, 재생적 결과를 향상시키기 위해 다세포 접근 방식을 사용하는 것이 중요하다는 점을 강조했다. 우리의 발견은 치수-상아질 복합체의 기능적 무결성을 회복하는 맞춤형 치료법 개발을 위한 기초를 제공했다.

This study investigates the odontogenic potential of DPSCs, endothelial cells, and epithelial cells. In order to treat immature permanent teeth with periapical lesion, regenerative endodontic therapy (RET) has evolved, yet challenges remain, particularly with immature permanent teeth. While traditional RET methods, such as revascularization, have shown promise, they often result in repair rather than true regeneration. This research highlights the necessity of incorporating diverse cell types to achieve effective pulp-dentin complex regeneration. Through single-cell analysis of human dental pulp, we elucidated the cellular composition and gene expression profile, revealing a unique endothelial cell population that expresses both endothelial and epithelial marker genes. Subsequently, we successfully differentiated iPSCs into endothelial and epithelial cells, which were co-cultured with dental pulp stem cells (DPSCs). This co-culture method demonstrated significant odontogenic potential in vivo and in vitro, underscoring the importance of utilizing a multi-cellular approach for enhancing regenerative outcomes in endodontics. Our findings provide a foundation for developing targeted therapies aimed at restoring the functional integrity of the pulp-dentin complex.