29 Oct 2026

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

牙髓幹細胞：分離、培養與治療應用

牙髓幹細胞（DPSCs）是一種易於取得的多元潛能間充質幹細胞來源，在再生醫學領域具有顯著的潛力。牙髓幹細胞從牙齒內的軟組織中分離出來，可透過非侵入性方式從拔除的牙齒中取得，包括牙科手術中例行拔除的智齒。這些細胞展現出分化為多種細胞系的能力，包括成齒細胞、成骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞及神經樣細胞，使其成為從牙齒再生到神經修復等各類治療應用的理想候選細胞。

重點摘要

DPSCs 可透過酶消化或異體組織培養方法，從拔除的牙齒中分離出來
這些細胞表達間充質幹細胞標記物（CD73、CD90、CD105），但缺乏造血標記物
DPSCs 展現出向成骨、成脂、成軟骨及成神經等譜系的多潛能分化能力
最佳培養條件需在增殖能力與維持幹細胞特性之間取得平衡
其治療應用範圍涵蓋牙齒再生、骨骼修復及神經系統疾病的治療

發佈日期：2023年 | 最後審閱日期：2026年5月

牙髓幹細胞的分離方法

牙髓幹細胞（DPSC）的分離主要有兩種方法：酶消化法與組織塊（外植體）培養法。酶消化法利用第一型膠原酶和分散酶將牙髓組織分離成單細胞懸浮液，雖能獲得較高的初始細胞數量，但可能影響細胞表面標記物。組織塊培養法則將牙髓組織切碎，並讓細胞從組織碎片中遷移出來，所獲得的細胞可能更能保留幹細胞特性，但初始產量較低。

酶消化程序首先透過機械方式從牙冠和牙根中提取牙髓組織。在含抗生素的磷酸緩衝鹽水（PBS）中洗滌後，將牙髓切碎，並於 37°C 下置於 I 型膠原酶（3 mg/mL）和 Dispase（4 mg/mL）溶液中孵育 1-2 小時。所得的細胞懸浮液需過濾通過 70 μm 濾網，經離心處理後，再接種於適當的培養基中。

人類牙髓幹細胞（hDPSC）以經特性鑑定、冷凍保存的製劑形式提供，可直接用於研究應用。對於尋求相關牙源性幹細胞群的研究人員而言，人類牙囊幹細胞（hDFSC）則提供了一種具有獨特分化特性的替代來源。這些市售細胞提供標準化的起始材料，並附有經記錄的品質指標。

培養基優化

標準的牙髓幹細胞（DPSC）培養通常採用α-修飾伊格爾培養基（α-MEM）或杜爾貝科修飾伊格爾培養基（DMEM），並添加 10-20% 的胎牛血清及抗生素。培養基中添加基本成纖維細胞生長因子（bFGF，5–10 ng/mL）可促進增殖，但同時可能影響分化能力。在快速擴增與維持幹細胞特性之間的平衡，是選擇培養基的關鍵考量。

無血清培養系統可降低批次間的變異性，並減少臨床應用中異種成分的暴露風險。含有特定生長因子、胰島素、轉鐵蛋白及硒的定義型無血清培養基，能維持 DPSC 的增殖與分化潛能。從含血清條件過渡至無血清條件時，需逐步適應以避免細胞壓力。

DMEM 為 DPSC 培養提供標準基礎培養基。DMEM/Ham's F12 組合則提供部分研究人員偏好的改良營養比例。冷凍培養基 CM-1 可實現已表徵 DPSC 庫存的冷凍保存，而無血清冷凍培養基 CM-ACF 則支援臨床級別的細胞庫儲存方案。

特性鑑定與品質控制

國際細胞治療學會（ISCT）的標準定義了間充質幹細胞特徵鑑定的最低標準。DPSC 必須在標準培養條件下展現塑性黏附性、表達特定表面標記物（CD73、CD90、CD105 陽性； CD34、CD45、HLA-DR 呈陰性），並具備向成骨細胞、脂肪細胞及軟骨細胞的三系分化能力。這些標準確立了 DPSC 的身份，並使其有別於其他細胞群。

流式細胞術可對 DPSC 群體的表面標記物表達進行定量評估。超過 95% 的細胞應表現陽性標記，而表現造血標記的細胞比例則應低於 2%。表面標記特徵可能因捐贈者年齡、牙齒類型（乳牙與恆牙）及傳代次數而異，這突顯了標準化鑑定流程的重要性。

集落形成單位（CFU）檢測可量化 DPSC 製劑中的幹細胞頻率。以克隆密度接種的單一細胞展現出不一的集落形成能力，反映出原代分離物內的異質性。集落形成效率通常介於 20% 至 80% 之間，視分離方法與培養條件而定；隨著傳代次數增加，效率會逐漸下降，這表明幹細胞已耗竭。

多向分化協議

成骨分化採用標準誘導培養基，其基礎培養基中含有地塞米松（10 nM）、β-甘油磷酸鹽（10 mM）及抗壞血酸（50 μg/mL）。誘導 14 至 21 天後，可透過茜素紅或馮·科薩染色檢測礦化基質沉積，並透過成骨基因（RUNX2、骨鈣素、骨橋蛋白）的表達來確認分化。DPSC 的成骨能力為其在骨組織工程與牙齒再生領域的應用奠定了基礎。

脂肪分化則使用含有地塞米松（1 μM）、胰島素（10 μg/mL）、吲哚美辛（200 μM）及 3-異丁基-1-甲基黃嘌呤（0.5 mM）的培養基。經 14 至 21 天後，可透過 Oil Red O 染色觀察到脂滴的積聚。DPSC 的成脂能力通常低於骨髓來源的間質幹細胞（MSCs），這反映了其源自神經嵴的發育起源。

由於其神經嵴起源，神經分化能力使 DPSC 區別於其他來源的 MSC。利用神經營養因子（BDNF、NGF、NT-3）及視黃酸的誘導方案，可促進神經樣形態的形成以及神經元標記物（β-III 微管蛋白、NeuN、MAP2）的表達。這種神經生成潛能，為其在神經退行性疾病治療及神經再生領域的應用提供了支持。

發佈日期：2023年 | 最後審閱日期：2026年5月

與其他間質性幹細胞來源之比較

相較於骨髓來源的間質幹細胞（BM-MSC），DPSC 具有多項優勢，包括非侵入性採集、更高的增殖率以及更強的神經生成潛能。然而，在許多治療應用方面，骨髓間質幹細胞的特性仍被更充分地闡明，且具備更廣泛的臨床安全性數據。針對不同應用領域直接比較 DPSC 與 BM-MSC 的表現，有助於根據特定治療目標選擇合適的來源。

人類間質幹細胞－骨髓（HMSC-BM）是比較研究中的黃金標準間質幹細胞來源。人類間質幹細胞－脂肪組織（HMSC-BM）是另一種易於取得且具有獨特特性的來源。人類間質幹細胞－臍帶華通氏膠（HMSC-Wharton's Jelly）則代表一種更年輕的間質幹細胞來源，其潛在活性可能更高。

來自人類脫落乳牙的幹細胞（SHED）屬於相關的牙源性幹細胞群，其增殖率高於源自恆牙的牙髓間質幹細胞（DPSC）。乳牙的自然脫落為儲存兒童幹細胞提供了非侵入性的收集機會。與成人牙髓間質幹細胞（DPSC）相比，SHED 展現出更強的成骨與成齒分化能力。

治療應用

牙齒再生是牙源性幹細胞（DPSC）最直接的應用，其利用了這些細胞的成牙分化能力。前臨床研究顯示，DPSC 可介導牙本質形成、牙髓組織再生以及完整牙齒結構的發育。針對牙髓再生進行的自體 DPSC 植入臨床試驗顯示，在牙髓壞死的成熟恆牙中，結果頗具前景。

骨組織工程應用則利用 DPSC 的成骨能力，用於顱面及骨科適應症。將 DPSC 接種於生物相容性支架上，可在體內生成礦化骨組織。相較於源自中胚層的 MSC，DPSC 源自顱神經嵴的特性，可能在顱面骨再生方面具有優勢。

神經學應用則利用 DPSC 的神經生成潛能及神經滋養因子分泌能力。前臨床研究顯示，在腦中風、脊髓損傷及周邊神經損傷模型中，DPSC 可促進病情改善。其作用機制既包含細胞替代，也涉及透過分泌神經生長因子、腦源性神經營養因子及其他神經營養因子所產生的旁分泌效應。

品質保證與細胞庫儲存

DPSC 的長期儲存需遵循標準化流程，以確保解凍後的細胞存活率與功能。採用含二甲基亞砜（DMSO）的冷凍保存培養基進行可控速率冷凍，可在冷凍與儲存過程中保護細胞。解凍後存活率超過 80% 且表面標記物表達維持不變，即證實冷凍保存成功。

透過短串聯重組（STR）分析進行細胞系鑑定，可確立捐贈者身分，並區分來自不同個體的 DPSC 製劑。支原體檢測則確保在擴增與儲存程序中，培養物的完整性。這些品質控制措施對於製備臨床級 DPSC 至關重要。

傳代次數紀錄可追蹤累計的細胞倍增次數，並便於跨實驗進行比較。DPSC 約在第 3 至 7 代傳代期間仍能維持幹細胞特性，隨傳代次數增加，衰老標記才會逐漸出現。儲存早期傳代的細胞庫，可保留未來治療的潛力。

結論

牙髓幹細胞是一種易於取得且具顯著治療潛力的多能性幹細胞來源。標準化的分離、培養及特性分析流程，可確保細胞品質在研究與臨床應用中保持一致。牙髓幹細胞（DPSC）源自神經嵴的獨特起源，使其具備有別於其他間充質幹細胞（MSC）來源的分化能力，特別是在神經生成譜系方面。持續的臨床開發將確立牙髓幹細胞（DPSC）作為再生醫學領域中極具價值的工具，其應用範圍涵蓋牙科、骨骼及神經系統等適應症。