口腔健康北京实验室王松灵院士团队揭示牙源性上皮主控人类牙齿发育模式

首都医科大学

2025/03/30

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帕金森病中国医学科学院 WNT 首都医科大学

近日，首都医科大学口腔健康北京实验室王松灵院士团队在《Cell Reports》上发表了题为“Integrated multi-omics profiling characterizes the crucial role of human dental epithelium during tooth development”的研究论文。该研究绘制了人类早期牙齿发育的细胞和分子图谱，揭示关键发育信号通路均由牙上皮发出，通过系统研究，阐明牙上皮通过稳态调节、能量代谢和形态发生三个基因群动态时空精准调控神经嵴来源的牙源性干细胞分化。鉴定关键WNT信号分子，并通过多种体外模型验证其在促进人牙源性间充质细胞牙向分化中的关键作用，为牙再生研究提供了新的分子机制和潜在临床应用靶点。首都医科大学口腔健康北京实验室/北京大学口腔医院联合培养博士后张然副研究员为该论文的第一作者，王松灵院士为通讯作者。

牙体组织缺损对患者生活质量造成显著影响，其发育模式与再生机制是口腔医学领域的关键科学难题，临床需求迫切。传统修复技术在重建天然牙的生物结构和生理功能方面存在局限性，阐明人类牙齿发育的分子调控机制对于指导功能性牙齿再生具有决定性意义。然而，由于人类胚胎标本获取困难，且牙胚组织结构极其微小复杂，现有研究主要依赖动物模型和体外实验。这些研究未充分考虑灵长类动物近1亿年的细胞群体和牙齿类型演化过程，严重限制了对人类牙发育的全面理解，同时也制约了针对人类牙再生策略的精准开发。

该研究运用单细胞RNA测序、空间转录组学和分泌组分析等先进技术，对人类胎儿9-15周孕龄牙齿样本进行全面分析，成功构建了人类牙齿早期发育的时空图谱，并精确鉴定出多种具有特定基因表达谱和空间定位的上皮细胞亚群。研究发现，在牙齿发育早期，上皮细胞作为多个关键信号通路的主要信号源，深度参与细胞命运决定、增殖和分化等生物学过程。随着牙齿从蕾状器向钟状期发育，上皮细胞呈现高度异质性，团队精确鉴定出具有独特基因表达和空间定位的上皮亚群，并揭示了上皮-间充质相互作用的动态变化。通过综合分析牙上皮和牙间充质分泌蛋白图谱，研究发现上皮分泌的WNT5B蛋白对牙间充质细胞的成牙分化具有显著促进作用，其效果显著优于传统的WNT5A分化因子。

该研究不仅精准描绘了人类牙齿早期发育分子图谱，还为生物牙再生策略、牙本质修复技术和牙源性肿瘤机制研究提供了关键靶点和重要理论基础。

图牙源性上皮主控人类牙齿发育示意图

该研究受国家自然科学基金重点项目（82030031），中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目创新单元（2019-12M-5-031），国家重点研发计划（2022YFA1104401），北京市政府资助项目（口腔健康北京实验室，PXM2021-014226-000041），北京市政府“北京学者“项目（PXM2021-014226-000020），国家自然科学基金项目（92149301、L2224038、82270945），北京口腔医院创新团队（CXTD202201）等项目支持。

王松灵，中国科学院院士，首都医科大学口腔健康北京实验室主任，首都医科大学健康大数据国家研究院院长，南方科技大学医学院院长。兼中国抗衰老促进会理事长、国务院学位委员会口腔医学召集人、全国口腔教材评审委员会主任委员。研究方向为稳态医学、牙颌发育与再生、唾液腺疾病诊疗。《Oral Science and Homeostatic Medicine》主编、《中华口腔医学杂志》总编辑、《医学教育管理》主编、《今日口腔》主编。以通讯作者在《PNAS》《EMBO J》《Nature Communications》《Cell Reports》《Science Bulletin》等高水平期刊上发表论文近200篇。以第一完成人获2003年度及2010年度国家科技进步二等奖，获William J. Gies奖、吴阶平医药创新奖、何梁何利科学技术奖。