一种牙槽骨特异性成骨祖细胞及其筛选方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种牙槽骨特异性成骨祖细胞及其筛选方法和应用，所述成骨祖细胞为Fat4

【技术实现步骤摘要】
一种牙槽骨特异性成骨祖细胞及其筛选方法和应用


[0001]本专利技术属于口腔科领域，特别涉及一种牙槽骨特异性成骨祖细胞及其筛选方法和应用。

技术介绍

[0002]牙槽骨又称牙槽突，是上下颌骨包围和支持牙根的部分，以维持牙齿稳定。与骨骼系统的其他部分相比，牙槽骨具有独特的发育轨迹和形态特征。牙槽骨起源于神经嵴，通过膜内成骨形成，呈现由板状小梁和有限骨髓组成的致密结构；而股骨起源于中胚层，通过软骨内成骨形成，其骨小梁呈疏松多孔结构。此外，由于咬合应力刺激变化和牙源性炎症反应，牙槽骨的代谢和重塑在整个骨骼系统中最为活跃。骨质疏松病理情况下，牙槽骨比长骨更能抵抗骨量丢失和脂肪细胞积累。
[0003]研究表明，牙槽骨和长骨的生理和病理差异是由于其间充质细胞的不同生物学特性。牙槽骨间充质细胞具有更强的成骨分化能力，而成软骨及成脂分化能力弱于长骨间充质细胞。值得注意的是，间充质细胞是显著的异质性干细胞群体，包含多种成骨祖细胞和前体细胞的亚群——牙槽骨的特殊生物学特性可能与其特异性成骨亚群相关。然而，目前研究缺乏对牙槽骨间充质谱系细胞的异质性系统描述，对于牙槽骨间充质细胞当中成骨祖细胞的组成、其成骨分化轨迹是否与长骨中的不同，也尚未得到结论。
[0004]综上，现有研究未能发现牙槽骨特异性成骨祖细胞。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种牙槽骨特异性成骨祖细胞及其筛选方法和应用，揭示了牙槽骨间充质细胞和成骨谱系细胞的独特细胞组成，有望以该成骨祖细胞为基础，开发颅面畸形、牙周病、牙槽骨骨开裂、骨开窗等疾病的干细胞药物。
[0006]本专利技术提供了一种牙槽骨特异性成骨祖细胞，所述成骨祖细胞为Fat4
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细胞。
[0007]所述Fat4
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细胞具有集落形成、成骨和成脂分化能力。
[0008]本专利技术还提供了一种牙槽骨特异性成骨祖细胞的筛选方法，包括如下步骤：
[0009](1)分离、制备小鼠牙槽骨单细胞悬液，进行10X Genomics单细胞RNA测序，绘制小鼠牙槽骨单细胞图谱；
[0010](2)在公共数据库获取已发表的相同测序方法的长骨单细胞数据，将长骨和牙槽骨数据集按照标准Seurat集成工作流进行整合分析，对比研究各成骨系细胞亚群分别在长骨、牙槽骨的占比，筛选得到Fat4
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细胞为牙槽骨特异性成骨祖细胞。
[0011]本专利技术还提供了一种牙槽骨特异性成骨祖细胞在制备颅面畸形的干细胞药物中的应用。
[0012]本专利技术还提供了牙槽骨特异性成骨祖细胞在制备牙周病、牙槽骨骨开裂、骨开窗的干细胞药物中的应用。
[0013]本专利技术通过单细胞转录组测序绘制了小鼠牙槽骨细胞亚群的单细胞图谱。接着，
通过比较牙槽骨和长骨的细胞组成，发现了一个既往研究未描述过的细胞亚群，该细胞群显示出原钙粘蛋白Fat4(Fat4
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细胞)的高表达，并在牙槽骨骨髓腔周围富集。单细胞转录组测序分析表明，Fat4
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细胞可能在牙槽骨中启动独特的成骨分化轨迹。进一步，通过体外分选和培养Fat4
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细胞，我们证明它具有集落形成、成骨和成脂分化能力。而FAT4敲除可显著抑制牙槽骨间充质细胞的成骨分化。同时，裸鼠皮下移植Fat4+细胞可见其具有体内介导成骨矿化的能力。最后，发现Fat4
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细胞具有SOX6等成骨分化关键转录因子核心转录特征，并通过体外敲除实验进一步证明SOX6是Fat4+细胞体外有效成骨分化所必需的。
[0014]有益效果
[0015]本专利技术揭示了牙槽骨间充质细胞和成骨谱系细胞的独特细胞组成，有望以该成骨祖细胞为基础，开发颅面畸形、牙周病、牙槽骨骨开裂、骨开窗等疾病的干细胞药物。
附图说明
[0016]图1为牙槽骨的单细胞图谱。A、显示从小鼠牙槽骨制备scRNA
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seq样品的流程图。B、通过scRNA
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seq鉴定的来自6
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8周龄雄性C57小鼠的总共5273个细胞用UMAP可视化。定义了20个细胞群体，并通过颜色进行了区分。每个点代表一个单独的单元。C、热图显示了每个集群差异表达基因的比例表达。D、内皮细胞、骨谱系细胞、周细胞和神经元标记基因表达水平的特征图。
[0017]图2为牙槽骨和长骨中骨软骨细胞群的不同组成揭示了牙槽骨中Fat4
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细胞的富集。A、在将图1A的“骨谱系细胞”和“周细胞”数据与已发表的长骨scRNA
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seq数据集合并后，成骨细胞谱系细胞、软骨细胞谱系细胞，成纤维细胞和周细胞的群体被可视化为UMAP图。B、饼图显示了根据数据集来源划分的四细胞类型组成的量化。C、图2A中的“成骨细胞谱系细胞”的亚群显示为UMAP图。D、Lepr+Cxcl12+MSCs、前成骨细胞、成骨细胞和Fat4
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细胞标记基因表达水平的特征图。E、饼图显示了按数据集来源划分的Lepr+Cxcl12+MSCs、前成骨细胞、成骨细胞和Fat4
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细胞组成的量化。F、肺泡骨或长骨中FAT4
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细胞的免疫荧光染色。右侧面板显示了左侧面板中黄色区域的放大视图。白色箭头表示FAT4
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细胞。AB，牙槽骨；PDL、牙周膜；TB，小梁骨。
[0018]图3为Fat4
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细胞可能在牙槽骨中启动明显的成骨分化轨迹。A、拟时序分析显示了Lepr+Cxcl12+MSCs、前成骨细胞、成骨细胞和Fat4
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细胞在分化轨迹的分布。B、图3A的2个轨迹分支点的差异表达基因聚类热图。“细胞命运1”代表Fat4
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细胞的轨迹，“细胞命运2”代表Lepr+Cxcl12+MSCs到成骨细胞的轨迹。C、干细胞标记基因表达水平的特征图。D
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E、GO富集和KEGG分析Fat4
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细胞的生物学功能。F、上图：牙槽骨中干细胞标记CD90(红色)与FAT4(绿色)的免疫荧光双重染色。白色箭头表示FAT4
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CD90+细胞。中间图：小鼠牙槽骨中成骨细胞标记物OPN(红色)与FAT4(绿色)的免疫荧光双重染色。白色箭头表示FAT4
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细胞，白色箭头表示OPN+成骨细胞。下图：小鼠牙槽骨中LEPR(红色)与FAT4(绿色)的免疫荧光双重染色。白色箭头表示FAT4
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单元格，白色箭头表示LEPR+细胞，白色虚线箭头表示FAT4
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LEPR+细胞。右侧显示了左侧黄色区域的放大视图。AB，牙槽骨；PDL、牙周膜。
[0019]图4为Fat
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细胞的生物学性能表明其是一种成骨祖细胞。A、在FACS分选后，对6
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8周龄C57小鼠的FAT
4+
细胞进行集落形成测定和分化测定。B、使用小鼠细胞表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种牙槽骨特异性成骨祖细胞，其特征在于：所述成骨祖细胞为Fat4
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细胞。2.根据权利要求1所述的牙槽骨特异性成骨祖细胞，其特征在于：所述Fat4
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细胞具有集落形成、成骨和成脂分化能力。3.一种牙槽骨特异性成骨祖细胞的筛选方法，包括如下步骤：(1)分离、制备小鼠牙槽骨单细胞悬液，进行10X Genomics单细胞RNA测序，绘制小鼠牙槽骨单细胞图谱；(2)在公共数据库获...

【专利技术属性】
技术研发人员：江凌勇，金安婷，代庆刚，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：