美国密歇根大学研究团队取出冷冻保存了5年、10年、13年的牙齿干细胞进行检测,结果显示这些细胞与刚冷冻的细胞几乎没有差异。存活率、干细胞标志蛋白的表达、细胞增殖速度,以及分化为其他细胞的能力都很相似,也没有出现细胞衰老的迹象。拔除乳牙或智齿时把牙髓(牙齿内含有神经和血管的组织)细胞冷冻保存起来的"牙齿干细胞银行"要真正发挥作用,必须满足一个前提条件,即长期冷冻不能损伤细胞,而这项研究正是对这一条件的直接检验。
为什么要冷冻保存从牙齿中提取的细胞
牙髓中含有间充质干细胞,这种细胞能够分化为骨骼、软骨、脂肪等多种组织,还具有调节炎症反应的能力。与从骨髓中提取细胞需要经过侵入性采集过程不同,牙髓细胞可以从原本就要脱落或拔除的乳牙、智齿中获得,采集负担较小。不过牙齿一旦脱离口腔,牙髓组织就会立即开始坏死,因此必须在拔除后马上分离并冷冻细胞,才能保持日后可用的状态。基于这一原理,多个国家都在运营从儿童乳牙或成人智齿中分离细胞、冷冻保存于液氮中的服务。
这一概念已经延伸到实际治疗中。日本在2020年批准了世界上首个用乳牙提取的干细胞在去除神经的牙齿内重新填充类似牙髓组织的治疗方法,目前细胞银行和治疗医院仍在共同运营。韩国国内也有保存乳牙、智齿、矫正拔牙的牙齿银行,但目前主要用于将自体牙齿磨成骨移植材料,保存细胞本身的服务相对不为人知。土耳其爱琴大学研究团队证实,从阻生智齿中分离出的细胞冷冻保存最长12个月后解冻,存活率为74~99%。这说明采集与冷冻的程序本身已经相当成熟稳定。
冷冻13年细胞的存活率与干细胞特性
问题在于,这类银行往往要保存细胞数年,甚至长达十几年。密歇根大学研究团队将来自多名患者的牙髓细胞分别冷冻5年、10年、13年后解冻,与保存不足1年的细胞进行比较。结果显示,在所有保存时间段,携带干细胞标志蛋白CD73、CD90、CD105的细胞比例均超过90%,携带血细胞标志物CD34、CD45的细胞比例同样都低于4%。细胞增殖一倍所需的时间也几乎不受保存时长影响,分化为骨细胞或脂肪细胞的能力同样得以保持。通过染色检测衰老细胞中会增加的酶活性时,即便将细胞转移到新培养皿中连续培养6次,也没有出现衰老细胞。不过这项调查只是用少数患者来源的细胞得出的结果,目前能够检测的最古老样本也只是13年前的,因此冷冻更长时间是否会得出相同结果,目前还无法确定。
用保存7至8年的细胞构建的类血管组织
挪威贝尔根大学、日本东北大学等机构组成的联合研究团队更进一步,用银行保存了7~8年的牙髓细胞制造出了类似真实血管的组织。研究人员先诱导细胞向构成血管内壁的内皮细胞方向生长,再将其与从人体静脉获取的内皮细胞一起放入以明胶为基础的水凝胶中培养45天,最终形成了同时携有血管细胞标志蛋白(CD31)和血管壁肌肉细胞标志蛋白(αSMA)的血管形态组织。这是仅用长期保存的细胞制造出血管组织的首份报告。本媒体此前报道过的利用释放氧气和葡萄糖的材料进行牙髓再生的研究,讨论的是如何用材料替代供给氧气和葡萄糖,防止移植细胞在根管内因营养不足而死亡。这次研究的关注点不同,它确认的是细胞本身,尤其是银行长期保存的细胞,是否具备自行形成血管的潜力。不过这一结果是在水凝胶中的培养皿阶段得出的,尚未确认在人体根管这样的实际环境中是否也能表现出同样的能力。
尚未得到证实的移植治疗效果
综合这三项研究可以看出,从牙齿中提取并冷冻的细胞,至少在13年内不会丧失存活率和干细胞特性,其中部分细胞甚至还保有形成血管的能力。不过这些结果都只是证明了冷冻解冻后的细胞在培养皿中存活并发挥功能,并不代表将这些细胞移植到人体后真正修复了牙齿或组织。牙齿干细胞银行所宣称的"未来可以使用"这一承诺中,细胞能够长期存活的这一部分得到了这次结果的支持。但把这些细胞取出用于实际治疗时会产生什么效果,仍是需要另行确认的问题。