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Method Article
Este protocolo enfatiza a extração, cultura e preservação de células-tronco multipotentes da polpa dentária por meio da digestão enzimática. Além disso, demonstra seu potencial de diferenciação em osteoblastos, adipócitos e condrócitos, destacando a importância da precisão e consistência no processo.
No campo da medicina regenerativa e aplicações terapêuticas, a pesquisa com células-tronco está ganhando força rapidamente. As células-tronco da polpa dentária (DPSCs), que estão presentes nos dentes decíduos e permanentes, surgiram como uma fonte vital de células-tronco devido à sua acessibilidade, adaptabilidade e capacidade de diferenciação inata. As DPSCs oferecem um reservatório abundante e prontamente disponível de células-tronco mesenquimais, apresentando versatilidade e potencial impressionantes, principalmente para fins regenerativos. Apesar de sua promessa, o principal obstáculo está em isolar e caracterizar efetivamente as DPSCs, dada sua representação como uma fração minúscula dentro das células da polpa dentária. Igualmente crucial é a preservação adequada desse inestimável recurso celular. Os dois métodos predominantes para isolamento de DPSC são a digestão enzimática (ED) e o crescimento de explantes de tecido (OG), muitas vezes chamados de crescimento espontâneo. Este protocolo concentra-se principalmente na abordagem de digestão enzimática para isolamento de DPSC, detalhando intrincadamente as etapas que abrangem extração, processamento em laboratório e preservação celular. Além da extração e preservação, o protocolo investiga as proezas de diferenciação das DPSCs. Especificamente, descreve os procedimentos empregados para induzir essas células-tronco a se diferenciarem em adipócitos, osteoblastos e condrócitos, mostrando seus atributos multipotentes. A utilização subsequente de técnicas de coloração colorimétrica facilita a visualização precisa e a confirmação da diferenciação bem-sucedida, validando assim o calibre e a funcionalidade das DPSCs isoladas. Este protocolo abrangente funciona como um modelo que abrange todo o espectro de extração, cultivo, preservação e caracterização de células-tronco da polpa dentária. Ele ressalta o potencial substancial abrigado pelas DPSCs, impulsionando a exploração de células-tronco e prometendo futuros avanços regenerativos e terapêuticos.
A pesquisa com células-tronco floresceu na ciência biomédica devido às suas aplicações promissoras em medicina regenerativa e engenharia de tecidos. As células-tronco da polpa dentária (DPSCs), derivadas do tecido pulpar de dentes decíduos e permanentes humanos, têm atraído interesse significativo como fonte de células-tronco devido à sua pronta disponibilidade e capacidade multipotente 1,2. Essas células têm o potencial de se diferenciar em vários tipos de células, incluindo adipócitos, osteoblastos e condrócitos, conforme confirmado por vários estudos3.
Nas últimas décadas, a pesquisa e as aplicações terapêuticas de células-tronco aumentaram. O potencial expansivo das células-tronco exige a diversificação das fontes de onde são obtidas. Vários fatores influenciam a eficiência, viabilidade e estaminalidade das células escolhidas. Apesar da existência de vários reservatórios de células-tronco conhecidos, como medula óssea e tecidos adiposos, os procedimentos invasivos, a morbidade do local e as preocupações éticas ligadas a essas fontes muitas vezes limitam sua exploração 4,5. Dentre as várias fontes de células-tronco, as células-tronco dentárias têm ganhado atenção devido à sua fácil acessibilidade, alta plasticidade e diversas aplicações potenciais. As células-tronco da polpa dentária humana, em particular, têm sido extensivamente pesquisadas por suas perspectivas terapêuticas6. Os dentes, comumente descartados como resíduos médicos, contêm uma grande quantidade de células-tronco mesenquimais7. Proteger esse valioso pool de células-tronco requer esforços coletivos de pacientes, dentistas e médicos para garantir que esses recursos não sejam desperdiçados, tornando cada célula-tronco da polpa dentária disponível para futuras necessidades regenerativas.
As células-tronco derivadas da polpa dentária, como células-tronco da polpa dentária adulta humana (DPSCs) e células-tronco de dentes decíduos humanos esfoliados (SHED), estão localizadas no nicho perivascular da polpa dentária. Acredita-se que essas células se originem de células da crista neural craniana e exibam marcadores precoces para células-tronco mesenquimais (MSCs) e células-tronco neuroectodérmicas. DPSCs e SHEDs demonstraram multipotência e capacidade de regenerar diversos tipos de tecidos8.
As fontes potenciais de células-tronco dentárias abrangem dentes decíduos e permanentes saudáveis. As células-tronco constituem apenas cerca de 1% da população total de células na polpa, destacando a importância de técnicas eficazes de isolamento e expansão9. Consequentemente, a extração e expansão dessas células-tronco são etapas fundamentais no isolamento do DPSC10. Os dentes extraídos ou esfoliados precisam ser armazenados em um meio de transporte rico em nutrientes, como solução salina tamponada com fosfato (PBS) ou solução salina tamponada com Hanks (HBSS).
A obtenção da polpa dentária pode ser obtida por meio de vários métodos, dependendo do tipo de dente 7,11. Para dentes decíduos com raízes reabsorvidas, a extração pode ser realizada através do ápice radicular. Da mesma forma, brochas farpadas estéreis podem ser usadas para obter polpa de dentes permanentes com ápice aberto imaturo. Nos casos de dentes permanentes com raízes totalmente desenvolvidas, o acesso à câmara pulpar envolve a separação da coroa dentária da raiz. Isso é feito cortando o dente usando um disco de diamante na junção cemento-esmalte. Essa incisão expõe a câmara pulpar, possibilitando a recuperação do tecido pulpar 12,13,14.
As células-tronco da polpa dentária (DPSCs) podem ser isoladas por digestão enzimática (DE) ou crescimento a partir de explantes teciduais (GO), também conhecido como crescimento espontâneo. O método DE emprega enzimas, principalmente colagenase I e dispase, para quebrar o tecido em suspensões unicelulares15,16. O método OG, mais simples e rápido, consiste em cortar os fragmentos de polpa e colocá-los diretamente em uma placa de cultura, permitindo que as células cresçam a partir dos explantes de tecido17. Os pesquisadores utilizaram e compararam ambas as técnicas para avaliar as taxas de proliferação celular, preservação de propriedades de células-tronco isoladas, diferenciação e expressão de marcadores de superfície18. O estabelecimento e padronização de protocolos para aquisição de CPDP com alta eficiência e estaminalidade pode abrir caminho para terapias eficazes e seguras19. Este protocolo abrange a extração de DPSCs usando digestão enzimática, processamento em laboratório, preservação e diferenciação celular com coloração colorimétrica para adipogênese, osteogênese e condrogênese.
O protocolo descrito neste artigo apresenta um procedimento passo a passo, iniciando-se com o isolamento inicial da polpa dentária do dente, seguido de cultura e manutenção das DPSCs em laboratório, e concluindo com sua caracterização usando marcadores específicos de células-tronco (Figura 1). As técnicas de indução dessas células-tronco em diferentes linhagens celulares, destacando sua multipotência, também são descritas.
O protocolo aqui descrito está em conformidade com as diretrizes do comitê institucional de ética em pesquisa com seres humanos (IRB, Pushpagiri Research Center, Kerala). O uso de dentes extraídos foi realizado seguindo padrões éticos para garantir a integridade, dignidade e direitos dos participantes. Os participantes selecionados para este estudo foram indivíduos saudáveis com menos de 30 anos de idade que necessitaram de exodontia para tratamento ortodôntico. Aqueles com cárie dentária extensa ou periodontite grave foram excluídos do estudo. Foram coletados dentes decíduos de crianças que necessitaram da extração de dentes retidos. O consentimento informado por escrito também foi obtido dos sujeitos envolvidos neste estudo.
1. Extração e transporte de dentes
2. Coleta de tecido pulpar
3. Digestão do tecido pulpar e isolamento celular
4. Cultura celular
5. Caracterização das DPSCs
6. Diferenciação de várias linhagens
NOTA: As etapas a seguir descrevem protocolos para diferenciação osteogênica, adipogênica e condrogênica de células-tronco dentárias. Comece semeando culturas a uma densidade de 1 x 10,5 células por poço em uma placa de cultura de tecidos revestida com fibronectina com meio completo (CM). Monitore o crescimento celular até que 80% -90% de confluência seja alcançada antes de iniciar o protocolo de diferenciação desejado. Para avaliar o potencial de diferenciação multilinhagem das DPSCs, inicie o processo de diferenciação em direção a osteoblastos, adipócitos e condrócitos semeando células em placas de 24 poços e cultivando-as em meios de diferenciação apropriados.
A execução bem-sucedida do protocolo delineado produziu células-tronco pulpares dentárias (DPSCs) capazes de diferenciação de múltiplas linhagens, demonstrando sua multipotência.
Ensaios de viabilidade
A viabilidade dos DPSCs foi avaliada usando um ensaio de exclusão de Trypan Blue em vários momentos. Os resultados mostram uma viabilidade consistentemente alta (maior que 95%) ao longo do período de cultivo, demonstrando a robustez de nosso protocolo de isolamento...
O protocolo descreve o isolamento, cultura e caracterização de células-tronco da polpa dentária (DPSCs) de dentes decíduos e permanentes humanos. Inclui uma descrição do armazenamento e proliferação dessas células, bem como a avaliação de seu potencial de diferenciação in vitro em osteoblastos, adipócitos e condrócitos35.
Chen et al.36 demonstraram que as células-tronco da polpa dentária (DPSCs) ...
Os autores não têm nada a divulgar.
Os autores agradecem ao Dr. Mathew Mazhavancheril, Diretor e Chefe do Centro de Pesquisa Pushpagiri em Thiruvalla, por seu apoio na documentação dos procedimentos no Centro de Pesquisa.
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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