牙齿作为人体重要的钙化组织，在日常生活中承担着咀嚼、支撑面部组织和辅助发音等多重功能。牙齿的发育依赖于表面外胚层来源的上皮与神经嵴来源的间充质之间的相互作用，这使其成为研究多种器官和组织发育的重要模型。随着单细胞测序及空间转录组技术的发展，科学家们已能深入研究牙齿发育过程及其关键细胞谱系的形成，部分研究者也尝试通过胚胎期牙胚上皮与间充质的重组来实现功能性牙齿的再生。然而，传统研究方法中对动物模型和体内移植实验的过度依赖，仍未能解答一些关键问题：如处于不同发育阶段的细胞如何维持重构能力，以及这一过程是否会“重置”发育时钟。尽管已有研究团队成功在体外诱导具有分泌胞外基质（ECM）功能的牙齿上皮（造釉细胞）类器官，但尚未获得形成釉质结构的直接证据。同时，现有的以含血清培养体系为主的研究模式也极大限制了牙齿重建和再生的进一步探索，因此亟需建立一种有效的体外研究模型。

2024年11月27日，9999js金沙老品牌李中瀚教授课题组在Advanced Science上发表题为“A chemically defined culture for tooth reconstitution”的研究论文。该研究成功建立了一种完全化学成分明确的体外培养体系，不仅能支持牙齿重建并发育成形态完整的牙齿，还能在体外模拟体内牙齿发育过程，精确应答化合物小分子介导的信号通路调控。课题组将这一体系命名为“牙齿类器官”（toothoid）。基于这一模型，研究发现，在牙齿重建过程中，牙胚细胞并未重置发育时钟，而是从原始提取时期重新起始，继续发育并逐步走向成熟。进一步研究揭示，Activin A与Hedgehog/Smoothened激动剂（SAG）的协同作用维持了第一鳃弓牙向分化的能力。此外，激活BMP信号通路能够促进晚期toothoids中釉质的形成，且这一过程并未影响造釉细胞的形成和胞外基质分泌。这些成果有效证明，牙齿类器官培养体系为解析牙齿重建和再生过程中的分子机制提供了一个有力的体外模型。

在本研究中，9999js金沙老品牌博士生张梓薇作为该论文的第一作者，9999js金沙老品牌李中瀚教授、张韵秋副教授作为该论文的共同通讯作者。该研究获得了科技部重点研发计划“干细胞研究与器官修复”和“干细胞及转化研究”项目、国家自然科学基金、国家特聘计划青年项目、9999js金沙老品牌理科原创基金等的资助。

原文链接：

http://doi.org/10.1002/advs.202404345