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Method Article
Ce protocole met l’accent sur l’extraction, la culture et la préservation de cellules souches multipotentes de la pulpe dentaire par digestion enzymatique. De plus, il démontre leur potentiel à se différencier en ostéoblastes, adipocytes et chondrocytes, soulignant l’importance de la précision et de la cohérence dans le processus.
Dans le domaine de la médecine régénérative et des applications thérapeutiques, la recherche sur les cellules souches gagne rapidement du terrain. Les cellules souches de la pulpe dentaire (DPSC), qui sont présentes dans les dents de lait et les dents permanentes, sont devenues une source vitale de cellules souches en raison de leur accessibilité, de leur adaptabilité et de leurs capacités de différenciation innées. Les DPSC offrent un réservoir abondant et facilement disponible de cellules souches mésenchymateuses, faisant preuve d’une polyvalence et d’un potentiel impressionnants, en particulier à des fins de régénération. Malgré leurs promesses, le principal obstacle réside dans l’isolement et la caractérisation efficaces des DPSC, étant donné leur représentation sous forme de fraction infime dans les cellules de la pulpe dentaire. La préservation de cette ressource cellulaire inestimable est tout aussi cruciale. Les deux méthodes prédominantes d’isolement des DPSC sont la digestion enzymatique (DE) et l’excroissance à partir d’explants de tissus (OG), souvent appelée croissance spontanée. Ce protocole se concentre principalement sur l’approche de digestion enzymatique pour l’isolement du DPSC, détaillant de manière complexe les étapes englobant l’extraction, le traitement en laboratoire et la préservation des cellules. Au-delà de l’extraction et de la préservation, le protocole se penche sur les prouesses de différenciation des DPSC. Plus précisément, il décrit les procédures employées pour induire ces cellules souches à se différencier en adipocytes, ostéoblastes et chondrocytes, mettant en évidence leurs attributs multipotents. L’utilisation ultérieure de techniques de coloration colorimétrique facilite la visualisation précise et la confirmation de la différenciation réussie, validant ainsi le calibre et la fonctionnalité des DPSC isolés. Ce protocole complet fonctionne comme un plan couvrant l’ensemble du spectre de l’extraction, de la culture, de la préservation et de la caractérisation des cellules souches de la pulpe dentaire. Il souligne le potentiel substantiel recèlé par les DPSC, propulsant l’exploration des cellules souches et prometteur pour de futures percées régénératives et thérapeutiques.
La recherche sur les cellules souches a prospéré dans les sciences biomédicales en raison de ses applications prometteuses en médecine régénérative et en ingénierie tissulaire. Les cellules souches de la pulpe dentaire (DPSC), dérivées du tissu pulpaire des dents de lait et des dents permanentes humaines, ont suscité un intérêt considérable en tant que source de cellules souches en raison de leur disponibilité immédiate et de leur capacité multipotente 1,2. Ces cellules ont le potentiel de se différencier en différents types de cellules, notamment les adipocytes, les ostéoblastes et les chondrocytes, comme le confirment de nombreuses études3.
Au cours des dernières décennies, la recherche et les applications thérapeutiques des cellules souches ont explosé. Le potentiel expansif des cellules souches exige de diversifier les sources à partir desquelles elles sont obtenues. Plusieurs facteurs influencent l’efficacité, la viabilité et la souche des cellules choisies. Malgré l’existence de divers réservoirs de cellules souches connus, tels que la moelle osseuse et les tissus adipeux, les procédures invasives, la morbidité du site et les préoccupations éthiques liées à ces sources limitent souvent leur exploration 4,5. Parmi les différentes sources de cellules souches, les cellules souches dentaires ont attiré l’attention en raison de leur facilité d’accès, de leur grande plasticité et de leurs diverses applications potentielles. Les cellules souches de la pulpe dentaire humaine, en particulier, ont fait l’objet de recherches approfondies pour leurs perspectives thérapeutiques6. Les dents, souvent jetées comme déchets médicaux, contiennent une multitude de cellules souches mésenchymateuses7. La sauvegarde de ce précieux réservoir de cellules souches nécessite des efforts collectifs de la part des patients, des dentistes et des médecins pour s’assurer que ces ressources ne sont pas gaspillées, ce qui rend chaque cellule souche de la pulpe dentaire disponible pour les besoins futurs en matière de régénération.
Les cellules souches dérivées de la pulpe dentaire, telles que les cellules souches de la pulpe dentaire humaine adulte (DPSC) et les cellules souches de dents de lait humaines exfoliées (SHED), sont situées dans la niche périvasculaire de la pulpe dentaire. On pense que ces cellules proviennent de cellules de la crête neurale crânienne et présentent des marqueurs précoces pour les cellules souches mésenchymateuses (CSM) et les cellules souches neuroectodermiques. Les DPSC et les SHED ont démontré leur multipuissance et leur capacité à régénérer divers types de tissus8.
Les sources potentielles de cellules souches dentaires englobent les dents de lait et les dents permanentes saines. Les cellules souches ne représentent qu’environ 1 % de la population cellulaire totale de la pulpe, ce qui souligne l’importance de techniques efficaces d’isolement et d’expansion9. Par conséquent, l’extraction et l’expansion de ces cellules souches sont des étapes cruciales de l’isolement de la DPSC10. Les dents extraites ou exfoliées doivent être stockées dans un milieu de transport riche en nutriments, tel qu’une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) ou une solution saline tamponnée au hanches (HBSS).
L’obtention de la pulpe dentaire peut être obtenue par diverses méthodes, en fonction du type de dent 7,11. Pour les dents de lait avec des racines résorbées, l’extraction peut être effectuée par l’apex de la racine. De même, les broches barbelées stériles peuvent être utilisées pour obtenir de la pulpe à partir de dents permanentes avec un apex ouvert immature. Dans le cas de dents permanentes avec des racines complètement développées, l’accès à la chambre pulpaire implique de séparer la couronne dentaire de la racine. Ceci est accompli en coupant la dent à l’aide d’un disque de diamant à la jonction du cémento-émail. Cette incision expose la chambre pulpaire, permettant de récupérer le tissu pulpaire 12,13,14.
Les cellules souches de la pulpe dentaire (DPSC) peuvent être isolées par digestion enzymatique (DE) ou excroissance d’explants de tissus (OG), également connue sous le nom de croissance spontanée. La méthode DE utilise des enzymes, principalement la collagénase I et la dispase, pour décomposer le tissu en suspensions unicellulaires15,16. La méthode OG, plus simple et plus rapide, consiste à hacher les fragments de pulpe et à les placer directement dans une plaque de culture, permettant aux cellules de se développer à partir des explants de tissu17. Les chercheurs ont utilisé et comparé les deux techniques pour évaluer les taux de prolifération cellulaire, la préservation des propriétés des cellules souches isolées, la différenciation et l’expression des marqueurs de surface18. L’établissement et la normalisation de protocoles d’acquisition de DPSC à haute efficacité et à haute souche peuvent ouvrir la voie à des thérapies efficaces et sûres19. Ce protocole comprend l’extraction des DPSC par digestion enzymatique, le traitement en laboratoire, la préservation et la différenciation cellulaire avec coloration colorimétrique pour l’adipogenèse, l’ostéogenèse et la chondrogenèse.
Le protocole décrit dans cet article présente une procédure étape par étape, commençant par l’isolement initial de la pulpe dentaire de la dent, suivi de la culture et de l’entretien des DPSC en laboratoire, et se terminant par leur caractérisation à l’aide de marqueurs de cellules souches spécifiques (Figure 1). Les techniques permettant d’induire ces cellules souches dans différentes lignées cellulaires, mettant en évidence leur multipuissance, sont également décrites.
Le protocole décrit dans le présent document est conforme aux directives du comité d’éthique de la recherche humaine de l’établissement (IRB, Centre de recherche Pushpagiri, Kerala). L’utilisation des dents extraites a été effectuée conformément aux normes éthiques afin de garantir l’intégrité, la dignité et les droits des participants. Les participants sélectionnés pour cette étude étaient des personnes en bonne santé de moins de 30 ans qui avaient besoin d’une extraction dentaire pour un traitement orthodontique. Les personnes souffrant de caries dentaires étendues ou de parodontite sévère ont été exclues de l’étude. Des dents de lait ont été prélevées sur des enfants qui nécessitaient l’extraction des dents conservées. Un consentement écrit éclairé a également été obtenu des sujets participant à cette étude.
1. Extraction et transport des dents
2. Prélèvement de tissu pulpaire
3. Digestion du tissu pulpaire et isolement cellulaire
4. Culture cellulaire
5. Caractérisation des DPSC
6. Différenciation multilignée
REMARQUE : Les étapes suivantes décrivent les protocoles de différenciation ostéogénique, adipogénique et chondrogénique des cellules souches dentaires. Commencez par ensemencer des cultures à une densité de 1 x 105 cellules par puits dans une plaque de culture tissulaire enrobée de fibronectine avec un milieu complet (CM). Surveillez la croissance cellulaire jusqu’à ce que 80 % à 90 % de confluence soit atteinte avant de lancer le protocole de différenciation souhaité. Pour évaluer le potentiel de différenciation multilignée des DPSC, amorcez le processus de différenciation vers les ostéoblastes, les adipocytes et les chondrocytes en ensemencant les cellules dans des plaques à 24 puits et en les cultivant dans des milieux de différenciation appropriés.
L’exécution réussie du protocole décrit a permis d’obtenir des cellules souches de pulpe dentaire (DPSC) capables de différenciation multilignée, démontrant ainsi leur multipotence.
Tests de viabilité
La viabilité des DPSC a été évaluée à l’aide d’un test d’exclusion au bleu de trypan à divers moments. Les résultats montrent une viabilité élevée et constante (supérieure à 95 %) tout au long de la période de culture, ce qui démontre la robuste...
Le protocole décrit l’isolement, la culture et la caractérisation des cellules souches de la pulpe dentaire (DPSC) à partir de dents humaines à feuilles caduques et permanentes. Il comprend une description du stockage et de la prolifération de ces cellules, ainsi que l’évaluation de leur potentiel de différenciation in vitro en ostéoblastes, adipocytes et chondrocytes35.
Chen et al.36 ont démontré qu...
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Les auteurs remercient le Dr Mathew Mazhavancheril, directeur et chef du Centre de recherche Pushpagiri à Thiruvalla, pour son soutien dans la documentation des procédures au Centre de recherche.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3-isobuty-l-methyl-xanthine | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | I5879 | |
Acetic acid | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | AS001 | |
Alcian Blue | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | RM471 | |
Alizarin Red S staining solution | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | GRM894 | |
Alkaline phosphatase -Staining kit | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | ||
Alpha Minimum Essential Medium (α-MEM) | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | Gibco | |
Alpha Minimum Essential Medium (α-MEM) | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | Gibco | |
Alpha-MEM, or Alpha Minimum Essential Medium | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | Gibco | |
Alpha-MEM, or Alpha Minimum Essential Medium | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | Gibco | |
Antibiotic/Antimycotic | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | P4333 | |
Ascorbate-2-phosphate | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | 012-04802 | |
Beta-glycerophosphate | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | G9422-10G | |
Biosafety cabinet-Laminar flow hood | Labconco Corporation,MO 64132-2696,USA | ||
CD90, CD105, CD73, CD34, CD45, and HLA-DR | BioLegend, Inc.CA 92121,USA | ||
Cell strainer (70 µm ) | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | TCP025 | Cell strainer |
Centrifuge | REMI Elektrotechnik Limited (REMI) | ||
Centrifuge | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | 1101 | 1102 | |
CO2 Incubator | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | ||
Collagenase type I | Worthington Biochem. Corp. NJ 08701, USA | ||
Collagenase type I | Worthington Biochem. Corp. NJ 08701, USA | ||
Complete Growth Medium | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | AT006 | DMEM |
Conical tubes (15 or 50 ) | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | 546021P/546041P | 15 mL and 50 mL |
Cryo freezing container | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | 15-350-50 | |
Cryolabels | Label India: | ||
Cryovial storage boxes | Cryostore Storage Boxes | ||
Cryovials | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | ||
Cryovials (1.8 mL) | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | PW1282 | Self standing |
Culture flask (25 cm²) | Corning Inc.NY 14831,USA | ||
Culture flasks | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | TCG4/TCG6 | T25/T75 |
Culture Plates | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | TCP129/TCP008 | 60 mm/100 mm |
Dental Diamond Discs | Komet SC 29730, USA | Komet | |
Dental Spoon Excavator | Brasseler,GA 31419,USA | 5023591U0 | |
Dexamethasone | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | D4902-25MG | |
Dexamethosone | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | D4902-25MG | |
Dexamethosone | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | D4902-25MG | |
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | TC185 | |
Dispase | Roche Diagnostics,Mannheim,Germany. | ||
Dispase | Roche Diagnostics GmbH, Mannheim,Germany | ||
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | ||
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | ||
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | ||
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | ||
Ethanol (70%) | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | MB106 | |
Ethanol -70% | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | Fisher Scientific | |
Extraction forceps | Dentsply Sirona, USA | ||
Fetal bovine serum (FBS) | Thermo Fisher Scientific Inc.,MA,USA | F2442-500ML | |
Fetal bovine serum (FBS) | Thermo Fisher Scientific Inc.,MA,USA | F2442-500ML | |
Fetal bovine serum (FBS) | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | RM9954 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Thermo Fisher Scientific Inc.,MA,USA | F2442-500ML | |
Fetal bovine serum (FBS) | Thermo Fisher Scientific Inc.,MA,USA | F2442-500ML | |
Fibronectin-coated tissue culture plate | Corning Inc.Corning, NY 14831,USA | ||
Flow cytometer | BD Biosciences,CA 95131,USA | ||
Flow cytometry buffer | BD Biosciences,CA 95131,USA | ||
Glass cover slip 22 x 22 mm | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | TCP017 | |
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) | Lonza Group Ltd,4002 Basel, Switzerland | ||
High-speed dental handpiece | NSK Ltd,Tokyo 8216, Japan | Ti-Max Z series | |
Horse Serum | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | ||
IBMX, or 3-isobutyl-1-methylxanthine | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | ||
Indomethacin | Pfizer Inc. NY 10017,USA | ||
Insulin-Transferrin-Selenium (ITS) | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | I5523 | |
Insulin-Transferrin-Selenium (ITS) | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | I5523 | |
Insulin-Transferrin-Selenium (ITS) premix | Corning Incorporated,MA 01876,USA | ||
Inverted microscope | Olympus Corp.,Tokyo 163-0914,Japan | ||
Isopropanol (60% ) | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | I9516 | |
Isopropyl alcohol | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | MB063 | |
Laminar flow hood | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | ||
Lidocaine mixed with epinephrine | DENTSPLY,NC 28277,USA | Citanest | |
Liquid Nitrogen | Air Liquide,75007 Paris,France | ||
Liquid nitrogen storage tank | Cryo Scientific Systems Pvt. Ltd. | ||
Micropipettes | Eppendorf AG,22339 Hamburg,Germany | 30020 | Accupipet-2-20 µL |
Mini tissue grinder | Bio-Rad Lab, Inc. CA 94547,USA | ReadyPrep mini grinders | |
Minus 80 freezer | Blue Star Limited | ||
Neubauer counting chamber | Marienfeld Superior,arktheidenfeld,Germany | ||
Oil red O stain | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | 1024190250 | |
Osteogenic Differentiation Medium (ODM) | STEMCELL Technologies Inc.Vancouver, BC, V5Z 1B3,Canada | ||
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | TCL119 | |
Penicillin-Streptomycin | Gibco-Thermo Fisher Scientific Inc.,MA 02451,USA | ||
Phosphate Buffered Solution (PBS) without Ca++ and Mg++ | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | TS1101 | |
Phosphate-buffered saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific | Gibco | |
Phosphate-buffered saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific,MA, USA | Gibco | |
Phosphate-buffered saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | ||
Phosphate-buffered saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific, MA, USA | P3813-1PAK | 1x PBS, pH 7.4 |
Proline | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | ||
Scalpel Blade Size 15 | Swann-Morton Ltd, Sheffield, S6 2BJ,UK | BDF-6955C | |
Sodium Hypochlorite | HiMedia Laboratories Ltd.Mumbai,India | AS102 | 4% w/v solution |
Sterile centrifuge tubes | Tarsons Products Pvt. Ltd. | ||
Sterile container -20 mL | 3M Center, MN 55144-1000,USA | 3 M | |
Sterile phosphate-buffered saline (PBS) | Sigma Aldrich, USA | P3813-1PAK | 1x PBS, pH 7.4 |
Sterile pipettes (2, 5, and 10 mL ) | Eppendorf AG,22339 Hamburg,Germany | ||
Sterile pipettes and tips | Eppendorf India Limited | ||
Surgical Blade Handle | Becton, Dickinson and Co.,NJ,USA | 371030 | BP Handle 3 |
Transforming Growth Factor-beta 3 (TGF-β3) | R&D Systems, Inc.MN 55413,USA | ||
Transforming Growth Factor-beta 3 (TGF-β3) | R&D Systems, Inc.MN 55413,USA | ||
Trypan Blue 0.4% | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | ||
Trypan Blue 0.4% | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | TCL046 | |
Trypan Blue 0.4% | Sigma-Aldrich Co. St. Louis, MO 63103.USA | TCL046 | |
Trypsin-EDTA | Gibco-Thermo Fisher Scientific Inc.,MA 02451,USA | ||
Trypsin-EDTA 0.25% | Gibco-Thermo Fisher Scientific Inc.,MA 02451,USA | ||
Water bath | Thermo Fisher Scientific ,MA 02451,USA | BSW-01D |
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