Skip to content

29 Oct 2026

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

Tế bào gốc tủy răng: Tách chiết, nuôi cấy và ứng dụng điều trị

Tế bào gốc tủy răng (DPSCs) là nguồn tế bào gốc trung mô đa tiềm năng dễ dàng tiếp cận, có tiềm năng lớn trong y học tái tạo. Được tách chiết từ mô mềm bên trong răng, DPSCs có thể được thu thập một cách không xâm lấn từ răng đã nhổ, bao gồm cả răng khôn thường được loại bỏ trong các thủ thuật nha khoa. Các tế bào này có khả năng biệt hóa thành nhiều dòng tế bào khác nhau, bao gồm tế bào tạo men răng, tế bào tạo xương, tế bào mỡ, tế bào sụn và tế bào thần kinh, khiến chúng trở thành ứng cử viên hấp dẫn cho các ứng dụng điều trị đa dạng từ tái tạo răng đến sửa chữa thần kinh.

Điểm chính

  • DPSCs có thể được tách chiết từ răng đã nhổ thông qua các phương pháp tiêu hóa enzym hoặc nuôi cấy mô
  • Các tế bào này biểu hiện các dấu hiệu của tế bào gốc trung mô (CD73, CD90, CD105) nhưng không có các dấu hiệu của tế bào gốc tạo máu
  • DPSCs thể hiện khả năng phân hóa đa tiềm năng hướng tới các dòng tế bào xương, mỡ, sụn và thần kinh
  • Điều kiện nuôi cấy tối ưu cân bằng giữa khả năng tăng sinh và duy trì các đặc tính của tế bào gốc
  • Ứng dụng điều trị bao gồm tái tạo răng, sửa chữa xương và điều trị các bệnh lý thần kinh

Các phương pháp tách chiết tế bào gốc tủy răng

Hiện có hai phương pháp chính để tách DPSC: tiêu hóa enzym và nuôi cấy explant (tăng trưởng từ mô). Phương pháp tiêu hóa enzym sử dụng collagenase loại I và dispase để phân tách mô tủy răng thành các tế bào đơn lẻ, cho số lượng tế bào ban đầu cao hơn nhưng có thể ảnh hưởng đến các dấu hiệu bề mặt của tế bào. Nuôi cấy explant bao gồm việc cắt nhỏ mô tủy răng và cho phép tế bào di chuyển từ các mảnh mô, tạo ra các tế bào có khả năng bảo tồn tốt hơn các đặc tính của tế bào gốc nhưng số lượng ban đầu thấp hơn.

Quy trình tiêu hóa enzym bắt đầu bằng việc tách cơ học mô tủy răng từ thân và chân răng. Sau khi rửa bằng dung dịch phosphate-buffered saline có kháng sinh, mô tủy được cắt nhỏ và ủ trong dung dịch collagenase loại I (3 mg/mL) và dispase (4 mg/mL) trong 1-2 giờ ở 37°C. Dung dịch tế bào thu được được lọc qua lưới 70 μm, ly tâm và cấy vào môi trường nuôi cấy phù hợp.

Tế bào gốc tủy răng người (hDPSC) có sẵn dưới dạng chế phẩm đã được đặc trưng và đông lạnh, sẵn sàng cho các ứng dụng nghiên cứu. Đối với các nhà nghiên cứu tìm kiếm các quần thể tế bào gốc răng liên quan, Tế bào gốc nang răng người (hDFSC) cung cấp một nguồn thay thế với các đặc tính phân hóa riêng biệt. Các tế bào này có sẵn trên thị trường, cung cấp vật liệu khởi đầu tiêu chuẩn với các chỉ số chất lượng được ghi chép.

Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy

Nuôi cấy DPSC tiêu chuẩn sử dụng môi trường Eagle's đã được sửa đổi alpha (α-MEM) hoặc môi trường Eagle's đã được sửa đổi của Dulbecco (DMEM), bổ sung 10-20% huyết thanh bò non và kháng sinh. Bổ sung yếu tố tăng trưởng cơ bản của tế bào sợi (bFGF, 5-10 ng/mL) vào môi trường nuôi cấy có thể tăng cường sự phát triển đồng thời có thể ảnh hưởng đến khả năng phân hóa. Sự cân bằng giữa sự mở rộng nhanh chóng và duy trì các đặc tính của tế bào gốc hướng dẫn việc lựa chọn môi trường nuôi cấy.

Hệ thống nuôi cấy không chứa huyết thanh giảm biến động giữa các lô và tiếp xúc với thành phần ngoại lai cho các ứng dụng lâm sàng. Dung dịch nuôi cấy không chứa huyết thanh được định nghĩa chứa các yếu tố tăng trưởng cụ thể, insulin, transferrin và selen duy trì khả năng tăng sinh và biệt hóa của DPSC. Việc chuyển đổi từ điều kiện chứa huyết thanh sang không chứa huyết thanh yêu cầu thích nghi dần để tránh stress cho tế bào.

DMEM cung cấp môi trường cơ bản tiêu chuẩn cho nuôi cấy DPSC. Các kết hợp DMEM/Ham's F12 cung cấp tỷ lệ dinh dưỡng được điều chỉnh, được một số nhà nghiên cứu ưa chuộng. Môi trường đông lạnh CM-1 cho phép bảo quản đông lạnh các mẫu DPSC đã được đặc trưng, trong khi môi trường đông lạnh không chứa huyết thanh CM-ACF hỗ trợ các quy trình lưu trữ cấp lâm sàng.

Chẩn đoán và Kiểm soát Chất lượng

Tiêu chuẩn của Hiệp hội Quốc tế về Điều trị Tế bào (ISCT) xác định các tiêu chuẩn tối thiểu cho việc đặc trưng hóa tế bào gốc trung mô. DPSC phải thể hiện khả năng bám dính trên bề mặt nhựa trong điều kiện nuôi cấy tiêu chuẩn, biểu hiện các dấu hiệu bề mặt cụ thể (CD73, CD90, CD105 dương tính; CD34, CD45, HLA-DR âm tính) và khả năng phân hóa ba dòng tế bào thành osteoblast, adipocyte và chondrocyte. Các tiêu chí này xác định danh tính của DPSC và phân biệt chúng với các quần thể tế bào khác.

Phân tích dòng chảy (flow cytometry) cung cấp đánh giá định lượng về biểu hiện dấu hiệu bề mặt trong các quần thể DPSC. Hơn 95% tế bào nên biểu hiện các dấu hiệu dương tính, trong khi ít hơn 2% biểu hiện các dấu hiệu huyết học. Hồ sơ dấu hiệu bề mặt có thể thay đổi tùy theo tuổi của người hiến, loại răng (răng sữa so với răng vĩnh viễn) và số lần truyền, nhấn mạnh tầm quan trọng của các quy trình đặc trưng tiêu chuẩn hóa.

Thử nghiệm đơn vị hình thành khối u (CFU) định lượng tần suất tế bào gốc trong các chế phẩm DPSC. Các tế bào đơn lẻ được gieo ở mật độ clonal thể hiện khả năng hình thành khối u biến đổi, phản ánh sự đa dạng trong các mẫu nguyên phát. Hiệu suất hình thành khối u thường dao động từ 20-80% tùy thuộc vào phương pháp tách chiết và điều kiện nuôi cấy, với hiệu suất giảm ở số lần truyền cao hơn cho thấy sự cạn kiệt tế bào gốc.

Các quy trình phân hóa đa dòng

Phân hóa xương sử dụng môi trường cảm ứng tiêu chuẩn chứa dexamethasone (10 nM), β-glycerophosphate (10 mM) và acid ascorbic (50 μg/mL) trong môi trường cơ bản. Sau 14-21 ngày kích thích, sự lắng đọng ma trận khoáng hóa được phát hiện bằng nhuộm Alizarin Red hoặc von Kossa, và biểu hiện gen osteogenic (RUNX2, osteocalcin, osteopontin) xác nhận quá trình phân hóa. Khả năng osteogenic của DPSC là nền tảng cho các ứng dụng trong công nghệ mô xương và tái tạo răng.

Phân hóa adipogen sử dụng môi trường chứa dexamethasone (1 μM), insulin (10 μg/mL), indomethacin (200 μM) và 3-isobutyl-1-methylxanthine (0,5 mM). Sự tích tụ giọt lipid sau 14-21 ngày được quan sát bằng nhuộm Oil Red O. Khả năng biệt hóa adipogen của DPSC thường thấp hơn so với tế bào gốc trung mô (MSC) từ tủy xương, phản ánh nguồn gốc phát triển từ nơ-ron crest của chúng.

Phân hóa thần kinh giúp phân biệt DPSC với các nguồn MSC khác do nguồn gốc từ nơ-ron crest của chúng. Các phác đồ kích thích sử dụng các yếu tố thần kinh (BDNF, NGF, NT-3) và axit retinoic thúc đẩy hình thái tương tự thần kinh và biểu hiện các dấu hiệu thần kinh (β-III tubulin, NeuN, MAP2). Tiềm năng thần kinh này hỗ trợ các ứng dụng trong điều trị bệnh thoái hóa thần kinh và tái tạo thần kinh.

So sánh với các nguồn tế bào gốc trung mô khác

DPSCs có nhiều ưu điểm so với tế bào gốc trung mô từ tủy xương (BM-MSCs), bao gồm thu thập không xâm lấn, tỷ lệ tăng sinh cao hơn và tiềm năng thần kinh tốt hơn. Tuy nhiên, tế bào gốc trung mô từ tủy xương vẫn được nghiên cứu kỹ lưỡng hơn cho nhiều ứng dụng điều trị với dữ liệu an toàn lâm sàng phong phú hơn. So sánh trực tiếp hiệu suất của DPSC và BM-MSC trong các ứng dụng khác nhau giúp lựa chọn nguồn tế bào phù hợp cho các mục tiêu điều trị cụ thể.

Tế bào gốc trung mô từ tủy xương (HMSC-BM) là nguồn MSC tiêu chuẩn vàng cho các nghiên cứu so sánh. Tế bào gốc trung mô từ mô mỡ cung cấp một nguồn khác dễ tiếp cận với các đặc tính riêng biệt. Tế bào gốc trung mô từ chất nhầy Wharton của dây rốn đại diện cho một nguồn MSC trẻ hơn với tiềm năng tăng cường.

Tế bào gốc từ răng sữa bong tróc của người (SHED) đại diện cho một quần thể tế bào gốc nha khoa liên quan với tốc độ tăng sinh cao hơn so với DPSC từ răng vĩnh viễn. Quá trình bong tróc tự nhiên của răng sữa cung cấp cơ hội thu thập không xâm lấn để lưu trữ tế bào gốc nhi khoa. SHED thể hiện khả năng biệt hóa xương và răng cao hơn so với DPSC người lớn.

Ứng dụng điều trị

Tái tạo răng là ứng dụng trực tiếp nhất của DPSC, tận dụng khả năng biệt hóa odontogen của chúng. Các nghiên cứu tiền lâm sàng cho thấy DPSC có thể tạo ra mô ngà, tái tạo mô tủy và phát triển cấu trúc răng hoàn chỉnh. Các thử nghiệm lâm sàng đánh giá việc cấy ghép DPSC tự thân để tái tạo tủy răng cho thấy kết quả đầy hứa hẹn trên răng vĩnh viễn trưởng thành có tủy răng hoại tử.

Ứng dụng công nghệ mô xương tận dụng khả năng tạo xương của DPSC cho các chỉ định về sọ mặt và chỉnh hình. DPSC được cấy trên khung sinh học tương thích tạo ra mô xương khoáng hóa trong cơ thể. Nguồn gốc từ nơ-ron sọ mặt của DPSC có thể mang lại lợi thế cho tái tạo xương sọ mặt so với tế bào gốc trung mô (MSCs) có nguồn gốc từ trung mô.

Các ứng dụng thần kinh tận dụng tiềm năng thần kinh và khả năng tiết yếu tố thần kinh của DPSC. Các nghiên cứu tiền lâm sàng cho thấy sự cải thiện do DPSC mang lại trong các mô hình đột quỵ, chấn thương tủy sống và tổn thương thần kinh ngoại vi. Cơ chế này bao gồm cả thay thế tế bào và tác động paracrine thông qua việc tiết yếu tố tăng trưởng thần kinh, yếu tố thần kinh có nguồn gốc từ não và các yếu tố thần kinh khác.

Kiểm soát chất lượng và lưu trữ

Lưu trữ DPSC lâu dài yêu cầu các quy trình tiêu chuẩn hóa đảm bảo tính sống sót và chức năng của tế bào sau khi rã đông. Quá trình đông lạnh với tốc độ kiểm soát sử dụng môi trường bảo quản đông lạnh chứa DMSO bảo vệ tế bào trong quá trình đông lạnh và lưu trữ. Tính sống sót sau rã đông vượt quá 80% và duy trì biểu hiện của các dấu hiệu bề mặt xác nhận quá trình bảo quản đông lạnh thành công.

Xác thực dòng tế bào thông qua phân tích STR xác định danh tính người hiến và phân biệt giữa các mẫu DPSC từ các cá nhân khác nhau. Kiểm tra mycoplasma đảm bảo tính toàn vẹn của văn hóa trong suốt quá trình mở rộng và lưu trữ. Các biện pháp kiểm soát chất lượng này là thiết yếu cho việc chuẩn bị DPSC đạt tiêu chuẩn lâm sàng.

Ghi chép số lần truyền theo dõi số lần nhân đôi dân số tích lũy và cho phép so sánh giữa các thí nghiệm. DPSC duy trì các đặc tính của tế bào gốc qua khoảng 3-7 lần truyền, với các dấu hiệu lão hóa xuất hiện ở các lần truyền cao hơn. Lưu trữ các mẫu ở giai đoạn sớm bảo tồn tiềm năng điều trị cho sử dụng trong tương lai.

Kết luận

Tế bào gốc tủy răng cung cấp một nguồn tế bào gốc đa tiềm năng dễ tiếp cận với tiềm năng điều trị đáng kể. Các quy trình tách chiết, nuôi cấy và đặc trưng hóa tiêu chuẩn hóa đảm bảo chất lượng tế bào nhất quán trong các ứng dụng nghiên cứu và lâm sàng. Nguồn gốc từ nơ-ron crest của DPSC mang lại khả năng biệt hóa độc đáo so với các nguồn MSC khác, đặc biệt hướng đến các dòng tế bào thần kinh. Sự phát triển lâm sàng tiếp tục sẽ xác lập DPSC là công cụ giá trị trong các ứng dụng y học tái tạo bao gồm các chỉ định nha khoa, xương khớp và thần kinh.