干细胞。很少有研究发现像单独一样扩大医疗选择的承诺。奇迹般地能够充当变形金刚 - 要么重新创造或变成在它们源自干细胞的生物体内发现的各种细胞类型，为人类提供了对抗许多慢性和末期疾病的新的，更有效的疗法的希望。找到它们非常容易。

“干细胞几乎可以从任何活体组织中提取出来，”UNLV牙齿矫正学高级教育项目主任，牙科外科医生和牙科研究员James Ma博士说。“事实上，干细胞甚至可以在死者的组织中找到。”

但是，尽管它们具有所有潜力，但仍有一个问题：“干细胞的最大挑战是收集足够的干细胞并使其保持可行直至需要它们，”Mah博士说。

他和UNLV生物医学教授卡尔·金斯利，随着本科，研究生了一把，和博士后牙科学生，决定接受这项挑战，削减他们的牙齿在干细胞研究通过探索新的方式对这些珍珠白。在这个过程中，他们开发了一种新的方法来提取大量的干细胞，然后可以从一个令人惊讶的丰富来源中保存：智齿。

“越来越多的成年人 - 全国约有500万人 - 将他们的智齿或第三磨牙移除，”金斯利说。“在接受正畸治疗的患者中拔牙是相对常见的。而且这些牙齿中的大多数都是健康的，含有活的牙根牙髓，可以复制因受伤或疾病而受损或破坏的细胞。”

一个难以破解的坚果

牙根牙髓是两种珍贵的干细胞的家园。第一种多能干细胞具有成为生物体内任何细胞的能力。第二种多能干细胞转化为该生物体内特定类型的细胞。

知道在哪里找到这些细胞是一回事。研究人员知道，恢复它们将是另一回事。

提取牙髓的常用方法包括钻入牙齿，去除牙齿顶部或破碎牙齿。Mah博士说，每种方法都有其不利之处，所有这些都导致干细胞恢复率低：钻井产生的热量损坏，水中的腐蚀性元素被冲洗掉，污染珐琅颗粒等等。因此，研究人员试图找到如何以持续产生更高产量的方式提取纸浆。

“最初，答案似乎很简单：将牙齿像坚果一样将牙齿切成两半并去除牙髓，”Mah博士说。

不幸的是，牙齿具有不规则的表面和不均匀的形状，因此开裂的牙齿通常产生与锤子相同的破碎效果，从而减少了活的干细胞的数量。

Happy Ghag，当时是一名牙医学生，与Mah博士和Kingsley一起参与该项目，认为他可能已经解决了这个两难问题。他找到了Mohamed Trabia(UNLV Howard R. Hughes工程学院的研究，研究生和计算机副院长)和Brendan O'Toole(Mendenhall创新项目主任和机械工程研究员)来讨论断裂分析。

“快乐已经审查了断裂力学文献，并决定采用一种技术，对牙齿进行划分，以实现干净的断裂，类似于定制切割玻璃的工艺，”O'Toole说。经过几次讨论，一些工程人员帮助Ghag制造了这个设备。

完成的仪器，研究小组诙谐地称之为“Tooth Cracker 5000”，使用夹具将牙齿固定在适当的位置，以便切割工具对表面进行刻划，并使用刀片将其破碎。结果：完全减半的牙齿，可以立即获得未受损和未受污染的牙髓。

对于O'Toole来说，这只是两个单位之间的又一次成功合作，因为机械工程已经与牙科医学院的正畸计划进行了几年的互动。

“根据定义，口腔正畸学是一个生物工程学的话题，”O'Toole说。“他们在人们的嘴里设计和放置机制，帮助将牙齿移到最佳位置。我们部门之间的互动很有意义。”

随着Tooth Cracker 5000的完成，Mah博士和Kingsley测试了25颗牙齿的骨折率，实现了100%的成功率。断裂的想法和设计原型完美地运作。

挖掘成功

既然研究人员已经克服了接触牙髓的挑战，那么他们就可以确定他们可以从断裂的牙齿中恢复多少活的干细胞。Mah博士指出，采用常规提取方法(即粉碎，钻孔等)的平均纸浆回收率约为20%。

是时候测试他们新的断裂方法的勇气了。Mah和Kingsley博士染了31颗骨折牙齿样本，以突出牙齿所含的任何干细胞。当暴露于染料时，死细胞会变成蓝色。活细胞看起来很清楚。

他们在显微镜下看了看。引入染料后，80%的提取细胞保持透明。

“说测试结果是有希望的是一个严重的轻描淡写，”马博士说。“我们意识到我们已经发明了一种提取工艺，其活性干细胞的恢复成功率是其四倍。潜在的应用是巨大的。”

复制一个下雨天

在掌握压裂和提取之后，团队确定可以收获哪种干细胞以及如何最好地储存它们。

Kingsley指出，体内的正常细胞通常在10次重复或传代后死亡，而干细胞可无限复制。为了将干细胞与其他根牙髓分离，研究人员从牙髓中收集细胞并在培养皿上培养。一旦细胞覆盖培养皿，它们将培养物分成两半并重复该过程10到20次。

到培养结束时，所有非干细胞都已过期。Kingsley捕获了剩余的干细胞并收集了他们的核糖核酸(RNA)，后者被转化为蛋白质，成为他的团队可用于表征每种干细胞类型及其各自复制速率的生物标记物。

金斯利说：“世界各地的科学家正试图弄清楚哪种类型的干细胞可以被诱导成新细胞或不同的组织类型。”“我们已经知道一些牙髓干细胞可以转化为神经元，这可能成为阿尔茨海默氏症或帕金森氏症等认知疾病的治疗方法。”

金斯利指出，世界各地的科学家团队正在研究使用干细胞治疗神经系统疾病的动物模型。他说，早期迹象是积极的。虽然仍然需要进行额外的测试，但Kingsley表示，这项研究的下一个合乎逻辑的步骤是测试人体中的干细胞，以治疗人们面临的任何数量的慢性疾病。

“干细胞可能存在多种疾病，包括癌症，关节炎和肺病，”金斯利说。“下一个挑战是能够及早收集干细胞并成功储存干细胞，以便在需要时使用。”

保留奖品

金斯利说，根据多项研究，成年人达到30岁后，牙齿中发现的多能干细胞数量急剧减少。然而，人们可以捐献牙齿中的干细胞，就像他们可能在手术前捐献血液或保存他们的脐带一样。如果人们选择去除智齿或进行根管治疗，那么他们的干细胞可以在那时收获并储存以备将来使用。

创造这种可能性使Mah博士和Kingsley进入他们的研究的下一步：低温过程。

“没有用于储存干细胞的标准低温或冷冻过程，”Kingsley说。“有许多组织收集和冻结牙齿用于未来的研究和使用，但没有证据表明冷冻保存的长期影响。我们还不能回答细胞存活多久。”

2011年，牙科学生Allison Tomlin在解冻后研究了不同的干细胞群及其生存能力。每年以后，Kingsley和他的团队解冻了Tomlin的一部分样本并评估了剩余干细胞的可行性。最初的研究结果 - Kingsley，Tomlin和R. Michael Sanders(牙科学院的临床科学教授)在他们的生物工程生物材料和生物力学文章“冷冻保存对人牙髓间充质干细胞的影响”中发表的文章与较慢的分裂细胞相比，分裂细胞具有较高的存活率。如果这些结果保持不变，可以在冷冻过程之前根据可能需要的时间对干细胞进行分类。

“金斯利博士和我正在做的工作是范式转变的一部分，”马博士说。“我们的压裂过程可以加速收集和冷冻过程，从而保持高干细胞计数，进一步研究如何使用这些细胞来帮助治愈并可能治愈疾病。”