[发明专利]通过细胞产生牙本质、牙骨质和牙釉质

说明书

相关申请的交叉参考

本发明要求2010年10月1日申请的美国临时申请系列号61,388,820及2010年10月1日申请的美国临时申请系列号61,388,894的权益，该申请以其全文援引加入本文。

有关联邦资助研究或开发的声明

本发明在国立卫生研究院的RC2DE020767政府资助下完成。政府在本发明中有一些权利。

援引加入材料

不适用。

发明领域

本发明一般性涉及牙科用材料的产生。

发明背景

上皮-间充质相互作用(Epithelial–mesenchymal interaction，EMI)参与牙组织的发育。牙发生或牙本质形成仅是在成釉细胞给成牙质细胞提供信号传导提示（signalling cues）之后起始，反之亦然。但是EMI在牙组织再生中、特别是在可易于转化为最后临床应用的方法中很少被考虑到。

牙齿修复使用许多种合成化合物以代替牙齿的全部或一部分(例如牙齿充填)。通常使用的牙齿修复材料如汞合金和复合树脂，不总是与人免疫系统相容，且可能是毒性的。在牙齿形成期间天然形成的物质如牙釉质、牙本质和牙骨质是更加免疫学相容的，但是由于在目前的系统中只能产生少量这些物质，因此大规模生产目前还是不可行的。

发明概述

本发明提供了从祖细胞大规模生产牙科材料如牙本质和牙釉质的新方法。这种方法与常规的培养方案相比可产生更强的矿物质化及与牙科修复材料相比更安全、更免疫学相容的材料。

本发明一方面提供了形成矿物质化材料的方法。在一些实施方案中，所述方法包括在刺激矿物质的培养基（mineral-stimulating media）中在适于诱导矿物质化材料产生的条件下共培养上皮细胞与间充质细胞。在一些实施方案中，所述方法包括使祖细胞分化形成上皮细胞。在一些实施方案中，所述方法包括使祖细胞分化形成间充质细胞。在一些实施方案中，所述方法包括使祖细胞分化形成上皮细胞与间充质细胞。

本发明另一方面提供了工程化组织组合物。在一些实施方案中，所述组合物包括上皮细胞、间充质细胞、生物相容的基质及刺激矿物质的培养基。在所述组合物的一些实施方案中，将上皮细胞和间充质细胞种植在生物相容的基质中。在一些实施方案中，将刺激矿物质的培养基注入生物相容的基质中。在一些实施方案中，上皮细胞与间充质细胞通过刺激矿物质的培养基流体连通（fluidly connected）。在所述组合物的一些实施方案中，将上皮细胞与间充质细胞种植在生物相容的基质中，将刺激矿物质的培养基注入生物相容的基质中，所述上皮细胞与间充质细胞通过刺激矿物质的培养基流体连通。

本发明另一方面是形成矿物质化组合物的方法。在一些实施方案中，所述方法包括将祖细胞导入基质材料中。在一些实施方案中，所述方法包括使第一部分祖细胞分化形成上皮细胞。在一些实施方案中，所述方法包括使第二部分祖细胞分化形成间充质细胞。在一些实施方案中，所述方法包括在刺激矿物质的培养基中在适于诱导矿物质化材料产生的条件下共培养上皮细胞与间充质细胞。

本发明另一方面是形成矿物质化组合物的方法。在一些实施方案中，所述方法包括将上皮细胞导入基质材料中。在一些实施方案中，所述方法包括将上皮细胞导入基质材料中。在一些实施方案中，所述方法包括将刺激矿物质的培养基注入基质材料中。在一些实施方案中，所述方法包括在刺激矿物质的培养基中在适于诱导矿物质化材料产生的条件下共培养上皮细胞与间充质细胞。

在一些实施方案中，所述上皮细胞包括成釉细胞。在一些实施方案中，所述间充质细胞包括成骨细胞或成牙质细胞。在一些实施方案中，所述上皮细胞包含成釉细胞，所述间充质细胞包含成骨细胞或成牙质细胞。在一些实施方案中，所述祖细胞包含胚胎干细胞、脐带血干细胞、成体干细胞、牙齿干细胞，或者诱导的多能干细胞。

在一些实施方案中，所述刺激矿物质的培养基包括成骨培养基。

在一些实施方案中，当存在祖细胞、上皮细胞或者间充质细胞时，其独立地包含密度为大约0.0001百万个细胞(M)/ml直至大约1000M/ml的基质材料。在一些实施方案中，上皮细胞与间充质细胞的比率为大约100:1至大约1:100。

在一些实施方案中，所述共培养包括离体共培养。在一些实施方案中，所述共培养包括体内共培养。在一些实施方案中，所述共培养包括离体及体内共培养。