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为探究牙髓干细胞（DPSCs）向牙骨质分化的具体分子机制，研究人员开展了 “WNT3A 促进牙髓干细胞向牙骨质分化的机制研究”。结果发现 WNT3A 在 DPSCs 牙骨质分化中高表达，可介导 FOXO1 通路促进分化。这为牙骨质相关疾病治疗提供了新方向。
在口腔医学的微观世界里，牙髓干细胞（Dental Pulp Stem Cells，DPSCs）一直是备受瞩目的 “明星”。DPSCs 是一类来源于乳牙或恒牙牙髓组织的间充质干细胞，拥有自我更新、多向分化和高增殖的强大能力，就像一个个充满潜力的 “种子” ，在特定条件下能诱导分化为多种细胞，为骨组织和牙髓再生带来希望。比如在牙髓受损时，DPSCs 能发挥修复作用；在牙骨质再生方面，它也有着重要意义，牙骨质作为牙齿结构的关键部分，对牙齿的稳定和功能起着不可或缺的作用。
然而，目前关于 DPSCs 向牙骨质分化的分子机制仍迷雾重重。虽然已有研究探索相关内容，但争议不断。在这样的背景下，来自河北医科大学第二医院口腔科等单位的研究人员勇挑重担，开展了一项旨在揭开 DPSCs 向牙骨质分化分子机制的研究。他们的研究成果发表在《European Journal of Medical Research》上，为这一领域带来了新的曙光。
研究人员为了深入探究该机制，采用了多种技术方法。首先，从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）获取人牙髓干细胞数据集 GSE138179 ，该数据集包含 3 个人牙髓干细胞样本和 3 个正在进行牙骨质分化的人牙髓干细胞样本。然后，利用 R 包 limma 对基因表达矩阵进行探针汇总和背景校正，通过 Benjamini–Hochberg 方法调整原始 p 值、计算差异倍数（Fold Change，FC），筛选出差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs）。接着，运用加权基因共表达网络分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis，WGCNA）构建无标度共表达网络，进行功能富集分析、基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis，GSEA）、免疫浸润分析等生物信息学分析。此外，还进行了细胞实验，培养小鼠牙髓干细胞并分组，构建 WNT3A 过表达质粒和敲除 siRNA 进行转染，最后利用蛋白质免疫印迹法（Western blot，WB）检测相关蛋白表达。
研究结果
- DEGs 分析：依据预设的临界值，在人牙髓干细胞数据集 GSE138179 的基因表达矩阵中鉴定出 434 个 DEGs。
- 功能富集分析：GO 分析显示，这些 DEGs 在生物过程（Biological Process，BP）中主要富集于基因表达调控、细胞凋亡和基质细胞增殖等过程；在细胞成分（Cellular Component，CC）分析中，主要富集于细胞质和细胞质核糖体；在分子功能（Molecular Function，MF）分析中，富集于 G 蛋白偶联受体激酶活性、转录因子活性和生长因子结合。KEGG 分析表明，它们主要富集在 FOXO 信号通路、氧化磷酸化、HIF-1 信号通路、细胞凋亡和 Wnt 信号通路等。
- GSEA：基因表达矩阵的富集结果显示，DEGs 主要富集在细胞周期调控、基质细胞增殖调控、细胞质核糖体、生长因子结合、细胞凋亡和 Wnt 信号通路。
- Metascape 富集分析：GO 富集项涵盖造血调控、蛋白质定位维持和蛋白质加工的正调控等过程，还生成了富集网络，直观展示了相关关联和置信水平。
- 免疫浸润分析：CIBERSORT 软件包分析发现样本中浆细胞比例显著升高，且活化的肥大细胞与 T 滤泡辅助细胞之间存在强正相关，可能影响人 DPSCs 的牙骨质分化过程。
- 差异基因表达热图：绘制的热图显示，人牙髓干细胞样本和进行牙骨质分化的样本之间基因表达存在显著差异，推测 DEGs 可能促进牙髓干细胞的牙骨质分化过程。
- WGCNA：确定了最佳软阈值功率为 14 ，构建了层次聚类树，识别出 25 个模块，通过设定筛选标准确定了 3 个核心基因，与 DEGs 取交集得到 388 个基因。
- 蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络构建和分析：利用 STRING 数据库构建 PPI 网络，经 Cytoscape 分析和多种算法计算，最终确定 UBC、SKP1 和 WNT3A 为核心基因。
- CTD 分析：核心基因与牙周疾病、骨质疏松、发育性骨骼疾病和坏死等相关。
- 预测和功能注释与核心基因相关的 miRNA：通过 TargetScan 预测，UBC 基因相关的 miRNA 包括 hsa-miR-130a-3p 等；SKP1 基因相关的 miRNA 有 hsa-miR-101-3p.2 等；WNT3A 基因相关的 miRNA 为 hsa-miR216a-3p 等。
- WNT3A 激活 FOXO1 信号通路：WB 分析表明，WNT3A 在进行牙骨质分化的牙髓干细胞（CDDPSC）组中的表达显著高于牙髓干细胞（DPSC）组。过表达 WNT3A 时，相关信号通路关键节点蛋白表达上调；敲低 WNT3A 时，这些蛋白表达下降，说明 WNT3A 与 FOXO1 信号通路呈正相关，可激活该通路。
- WNT3A 促进细胞周期蛋白的表达：CDDPSC 组中 Cyclin-D1 和 c-Myc 分子的表达水平高于 DPSC 组，WNT3A 过表达时，这两种蛋白表达进一步增加，促进细胞周期进展；WNT3A 敲低时，其表达下降，削弱细胞周期，表明 WNT3A 在促进细胞周期进展中起关键作用。
- WNT3A 减少凋亡相关蛋白的表达：CDDPSC 组中 Caspase-3、Caspase-9、FAS、P53 和 BAX 等凋亡相关分子的表达低于 DPSC 组，WNT3A 过表达时，这些蛋白表达进一步降低，减少细胞凋亡；WNT3A 敲低时，其表达增加，增强细胞凋亡，说明 WNT3A 可减少细胞凋亡。
研究结论和讨论部分指出，WNT3A 在 DPSCs 牙骨质分化过程中高表达，能促进 DPSCs 向牙骨质分化，这对牙周炎和牙骨质吸收等牙骨质疾病的治疗具有重要意义。WNT3A 激活 FOXO1 信号通路，影响细胞周期相关蛋白和凋亡相关蛋白的表达，进而调节 DPSCs 的分化和凋亡过程。牙髓干细胞在研究 WNT3A - FOXO1 信号通路方面具有独特优势，是口腔组织工程和牙周疾病治疗研究的核心细胞来源。该研究为理解牙骨质的形成和维持机制提供了新视角，为相关牙骨疾病的治疗提供了新靶点和策略。不过，研究也存在局限性，后续还需在复杂组织微环境中验证机制，探索信号通路的精确调控，并在动物模型和临床试验中评估安全性和有效性。但无论如何，这项研究都为牙骨质相关疾病的治疗开辟了新方向，有望在未来带来创新性的治疗方案，让更多患者受益。
