论著
基于单细胞测序技术构建小鼠磨牙牙髓细胞的发育图谱
中华口腔医学杂志, 2023,58(5) : 442-450. DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20220901-00471
摘要
目的

通过在单细胞水平分析小鼠磨牙细胞间异质性,构建牙髓细胞发育的时空图谱,进一步揭示牙齿发育的过程和调控机制。

方法

分别收集出生后0、3 d的C57BL/6小鼠下颌第一磨牙各10颗,制备单细胞悬液,采用单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)技术进行测序。从本课题组前期研究中提取出生后7 d小鼠磨牙scRNA-seq数据,与0、3 d数据进行合并分析。使用Seurat程序对测序数据进行质控、标准化、降维和聚类分析;Monocle程序进行拟时序分析,预测发育轨迹;Scillus程序进行基因本体分析,对细胞功能进行注释。使用原位杂交技术对标记基因进行体内定位,明确不同亚群细胞的体内分布和时空变化。

结果

Seurat分析显示小鼠磨牙细胞具有26个细胞亚群,可分为牙髓细胞、牙囊细胞、上皮细胞、免疫细胞、内皮细胞、管周细胞、胶质细胞和红细胞等八大类细胞,其中牙髓细胞包含5个亚群:成熟牙髓细胞,标记基因为柯萨奇病毒腺病毒受体(coxsackie virus and adenovirus receptor,Cxadr);牙乳头细胞,标记基因为SPARC相关模块化钙结合蛋白2(SPARC related modular calcium binding 2,Smoc2);周期细胞,标记基因为Ⅱ型DNA拓扑异构酶(DNA topoisomerase Ⅱ alpha,Top2a);前成牙本质细胞,标记基因为棕榈酰蛋白羧酸酯酶(notum palmitoleoyl-protein carboxylesterase,Notum);成牙本质细胞,标记基因为牙本质涎磷蛋白(dentin sialophosphoprotein,Dspp)。随着牙胚发育,成熟牙髓细胞的比例逐渐增加,周期细胞和成牙本质细胞比例逐渐降低。原位杂交染色和基因本体分析结果显示,Cxadr+成熟牙髓细胞定位于牙冠上部,主要功能为成骨和“细胞外结构组织”;Smoc2+牙乳头细胞位于根尖,主要功能与“细胞外结构组织”和器官发育相关;Top2a+周期细胞位于牙冠下部,进行有丝分裂;Notum+前成牙本质细胞邻近上皮根鞘,和Dspp+成牙本质细胞的主要功能同为生物矿化。Monocle分析显示牙髓细胞有2条发育轨迹,从Smoc2+牙乳头细胞起始,经过Top2a+周期细胞,再分化为Cxadr+成熟牙髓细胞或成牙本质细胞。

结论

scRNA-seq技术能在转录组水平充分揭示细胞间的异质性,为研究器官发育过程和调控机制提供了有力工具。

引用本文: 温泉, 任惠惠, 赵玉鸣, 等.  基于单细胞测序技术构建小鼠磨牙牙髓细胞的发育图谱 [J] . 中华口腔医学杂志, 2023, 58(5) : 442-450. DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20220901-00471.
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牙的发育是原始口腔上皮和外胚间充质细胞相互作用的结果。牙的上皮成分发育为成釉器,最终形成牙釉质;间充质成分发育为牙乳头和牙囊,负责形成牙本质、牙髓和牙周支持组织。牙髓,作为牙体组织中唯一的软组织,能终生维持其自身活性,生成牙本质,承担支持、营养、感觉、防御等重要功能。研究牙齿发育,尤其是牙髓发育,对指导临床牙髓损伤修复和牙髓再生具有重要意义。

 
 
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