Dental Pulp Stem Cells: Isolation, Culture, and Therapeutic Applications

Células-tronco da polpa dentária: isolamento, cultura e aplicações terapêuticas

As células-tronco da polpa dentária (DPSCs) representam uma fonte facilmente acessível de células-tronco mesenquimais multipotentes com significativo potencial para a medicina regenerativa. Isoladas do tecido mole dentro dos dentes, as DPSCs podem ser obtidas de forma não invasiva a partir de dentes extraídos, incluindo os dentes do siso removidos rotineiramente durante procedimentos odontológicos. Essas células demonstram capacidade de diferenciação em múltiplas linhagens, incluindo odontoblastos, osteoblastos, adipócitos, condrócitos e células de tipo neural, tornando-as candidatas atraentes para diversas aplicações terapêuticas, desde a regeneração dentária até o reparo neurológico.

Pontos-chave

• As DPSCs podem ser isoladas de dentes extraídos por meio de digestão enzimática ou métodos de cultura de explantes
• Essas células expressam marcadores de células-tronco mesenquimais (CD73, CD90, CD105), mas não apresentam marcadores hematopoiéticos
• As DPSCs demonstram capacidade de diferenciação multipotente para as linhagens osteogênica, adipogênica, condrogênica e neurogênica
• As condições ideais de cultura equilibram a capacidade de proliferação com a manutenção das propriedades das células-tronco
• As aplicações terapêuticas abrangem a regeneração dentária, a reparação óssea e o tratamento de doenças neurológicas

Publicado: 2023 | Última revisão: maio de 2026

Métodos de isolamento de células-tronco da polpa dentária

Existem dois métodos principais para o isolamento de DPSC: digestão enzimática e cultura de explante (crescimento). A digestão enzimática utiliza colagenase tipo I e dispase para dissociar o tecido pulpar em suspensões de células únicas, resultando em um número inicial maior de células, mas com potencial para afetar os marcadores de superfície celular. A cultura de explante envolve a trituração do tecido pulpar e permite que as células migrem a partir de fragmentos de tecido, produzindo células com propriedades de células-tronco potencialmente mais bem preservadas, mas com rendimentos iniciais menores.

O protocolo de digestão enzimática começa com a extração mecânica do tecido pulpar da coroa e da raiz do dente. Após lavagem em solução salina tamponada com fosfato e antibióticos, a polpa é picada e incubada em solução de colagenase tipo I (3 mg/mL) e dispase (4 mg/mL) por 1 a 2 horas a 37 °C. A suspensão celular resultante é filtrada por um filtro de 70 μm, centrifugada e semeada em meio de cultura apropriado.

As células-tronco da polpa dentária humana (hDPSC) estão disponíveis como preparações caracterizadas e criopreservadas, prontas para aplicações de pesquisa. Para pesquisadores que buscam populações relacionadas de células-tronco dentárias, as células-tronco do folículo dentário humano (hDFSC) oferecem uma fonte alternativa com propriedades de diferenciação distintas. Essas células disponíveis comercialmente oferecem material de partida padronizado com métricas de qualidade documentadas.

Otimização do meio de cultura

A cultura padrão de DPSC emprega o meio de Eagle modificado alfa (α-MEM) ou o meio de Eagle modificado por Dulbecco (DMEM), suplementado com 10 a 20% de soro fetal bovino e antibióticos. A suplementação do meio com fator de crescimento fibroblástico básico (bFGF, 5 a 10 ng/mL) aumenta a proliferação, ao mesmo tempo em que pode influenciar a capacidade de diferenciação. O equilíbrio entre a rápida expansão e a manutenção das propriedades das células-tronco orienta a seleção do meio.

Sistemas de cultura sem soro reduzem a variabilidade entre lotes e a exposição a componentes xenogênicos para aplicações clínicas. Meios definidos sem soro, contendo fatores de crescimento específicos, insulina, transferrina e selênio, mantêm a proliferação e o potencial de diferenciação das DPSC. A transição de condições com soro para condições sem soro requer adaptação gradual para evitar estresse celular.

O DMEM fornece um meio-base padrão para a cultura de DPSCs. As combinações de DMEM/Ham’s F12 oferecem proporções modificadas de nutrientes, preferidas por alguns pesquisadores. O Meio de Congelamento CM-1 permite a criopreservação de estoques caracterizados de DPSCs, enquanto o Meio de Congelamento sem soro CM-ACF é compatível com protocolos de banco de células de grau clínico.

Caracterização e Controle de Qualidade

Os critérios da Sociedade Internacional de Terapia Celular (ISCT) definem padrões mínimos para a caracterização de células-tronco mesenquimais. As DPSCs devem demonstrar aderência plástica em condições padrão de cultura, expressão de marcadores de superfície específicos (CD73, CD90, CD105 positivos; CD34, CD45 e HLA-DR negativos), além de capacidade de diferenciação em três linhagens: osteoblastos, adipócitos e condrócitos. Esses critérios estabelecem a identidade das DPSCs e as distinguem de outras populações celulares.

A citometria de fluxo permite a avaliação quantitativa da expressão de marcadores de superfície em populações de DPSCs. Mais de 95% das células devem expressar marcadores positivos, enquanto menos de 2% devem expressar marcadores hematopoiéticos. Os perfis de marcadores de superfície podem variar de acordo com a idade do doador, o tipo de dente (deciduo versus permanente) e o número de passagens, o que ressalta a importância de protocolos padronizados de caracterização.

Os ensaios de unidades formadoras de colônias quantificam a frequência de células-tronco nas preparações de DPSC. Células individuais semeadas em densidade clonal demonstram capacidade variável de formar colônias, refletindo a heterogeneidade nos isolados primários. A eficiência de formação de colônias varia tipicamente de 20% a 80%, dependendo do método de isolamento e das condições de cultura, com eficiência decrescente em números mais elevados de passagens, indicando depleção de células-tronco.

Protocolos de diferenciação multilinhal

A diferenciação osteogênica emprega meio de indução padrão contendo dexametasona (10 nM), β-glicerofosfato (10 mM) e ácido ascórbico (50 μg/mL) no meio base. Após 14 a 21 dias de indução, a deposição da matriz mineralizada é detectada por coloração com vermelho de alizarina ou von Kossa, e a expressão gênica osteogênica (RUNX2, osteocalcina, osteopontina) confirma a diferenciação. A capacidade osteogênica das DPSCs está na base de aplicações em engenharia de tecido ósseo e regeneração dentária.

A diferenciação adipogênica utiliza meio contendo dexametasona (1 μM), insulina (10 μg/mL), indometacina (200 μM) e 3-isobutil-1-metilxantina (0,5 mM). O acúmulo de gotículas lipídicas após 14 a 21 dias é visualizado por coloração com Oil Red O. A capacidade adipogênica das DPSCs é tipicamente menor do que a das MSCs derivadas da medula óssea, refletindo sua origem no crista neural.

A diferenciação neurogênica distingue as DPSCs de outras fontes de MSCs devido à sua origem na crista neural. Protocolos de indução que utilizam fatores neurotróficos (BDNF, NGF, NT-3) e ácido retinóico promovem morfologia de tipo neural e a expressão de marcadores neuronais (β-III tubulina, NeuN, MAP2). Esse potencial neurogênico possibilita aplicações no tratamento de doenças neurodegenerativas e na regeneração nervosa.

Publicado: 2023 | Última revisão: maio de 2026

Comparação com outras fontes de células-tronco mesenquimais

As DPSCs oferecem várias vantagens em relação às MSCs derivadas da medula óssea, incluindo coleta não invasiva, taxas de proliferação mais elevadas e maior potencial neurogênico. No entanto, as MSCs da medula óssea continuam sendo mais bem caracterizadas para muitas aplicações terapêuticas, com dados clínicos de segurança mais abrangentes. A comparação direta do desempenho das DPSCs e das MSCs da medula óssea (BM-MSCs) em diversas aplicações orienta a seleção da fonte para objetivos terapêuticos específicos.

As células-tronco mesenquimais humanas - medula óssea (HMSC-BM) constituem a fonte padrão-ouro de MSCs para estudos comparativos. As células-tronco mesenquimais humanas – tecido adiposo oferecem outra fonte acessível com propriedades distintas. As células-tronco mesenquimais humanas – geléia de Wharton do cordão umbilical representam uma fonte mais jovem de MSCs com potência potencialmente aumentada.

As células-tronco de dentes decíduos esfoliados humanos (SHED) representam uma população relacionada de células-tronco dentárias com taxas de proliferação mais elevadas do que as DPSCs derivadas de dentes permanentes. A esfoliação natural dos dentes decíduos oferece uma oportunidade de coleta não invasiva para o armazenamento de células-tronco pediátricas. As SHED demonstram maior diferenciação osteogênica e odontogênica em comparação com as DPSCs adultas.

Aplicações terapêuticas

A regeneração dentária representa a aplicação mais direta das DPSCs, aproveitando sua capacidade de diferenciação odontogênica. Estudos pré-clínicos demonstram a formação de dentina mediada por DPSCs, a regeneração do tecido pulpar e o desenvolvimento da estrutura dentária completa. Ensaios clínicos que avaliam o implante autólogo de DPSCs para regeneração pulpar apresentam resultados promissores em dentes permanentes maduros com polpa necrótica.

Aplicações em engenharia de tecido ósseo exploram a capacidade osteogênica das DPSCs para indicações craniofaciais e ortopédicas. As DPSCs semeadas em arcabouços biocompatíveis geram tecido ósseo mineralizado in vivo. A origem das DPSCs na crista neural craniana pode oferecer vantagens para a regeneração óssea craniofacial em comparação com as MSCs derivadas do mesoderma.

Aplicações neurológicas aproveitam o potencial neurogênico das DPSCs e a secreção de fatores neurotróficos. Estudos pré-clínicos demonstram melhora mediada pelas DPSCs em modelos de acidente vascular cerebral, lesão medular e lesão de nervos periféricos. O mecanismo envolve tanto a substituição celular quanto efeitos parácrinos por meio da secreção do fator de crescimento nervoso, do fator neurotrófico derivado do cérebro e de outras neurotrofinas.

Garantia de Qualidade e Banco de Células

O armazenamento de DPSCs a longo prazo requer protocolos padronizados que garantam a viabilidade e a função celular após o descongelamento. O congelamento a taxa controlada com meio de criopreservação contendo DMSO protege as células durante o congelamento e o armazenamento. A viabilidade pós-descongelamento superior a 80% e a manutenção da expressão de marcadores de superfície confirmam o sucesso da criopreservação.

A autenticação da linhagem celular por meio do perfil de STR estabelece a identidade do doador e distingue entre preparações de DPSC de diferentes indivíduos. O teste de micoplasma garante a integridade da cultura durante os procedimentos de expansão e armazenamento. Essas medidas de controle de qualidade são essenciais para a preparação de DPSC de grau clínico.

A documentação do número de passagens acompanha as duplicações cumulativas da população e permite a comparação entre experimentos. As DPSCs mantêm as propriedades das células-tronco até aproximadamente as passagens 3 a 7, com marcadores de senescência surgindo em passagens mais avançadas. O armazenamento de estoques de passagens iniciais preserva o potencial terapêutico para uso futuro.

Conclusão

As células-tronco da polpa dentária oferecem uma fonte de células-tronco multipotentes e facilmente acessível, com potencial terapêutico significativo. Protocolos padronizados de isolamento, cultura e caracterização garantem qualidade celular consistente em aplicações de pesquisa e clínicas. A origem única das DPSCs na crista neural proporciona capacidades de diferenciação distintas de outras fontes de MSCs, particularmente em direção a linhagens neurogênicas. O desenvolvimento clínico contínuo estabelecerá as DPSCs como ferramentas valiosas em aplicações de medicina regenerativa que abrangem indicações odontológicas, esqueléticas e neurológicas.