Isolation and characterisation of postnatal stem cells of dental origin  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
67250
Type IN
Principal investigator Varga, Gábor
Title in Hungarian Fogeredetű őssejtek izolálása és jellemzése
Title in English Isolation and characterisation of postnatal stem cells of dental origin
Keywords in Hungarian őssejt
Keywords in English stem cell, differentiation, gene expression, cell proliferation, dental pulp, periodontal ligament
Discipline
Cell biology and molecular transport mechanisms (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Panel Cellular and Developmental Biology
Department or equivalent Dept. of Oral Biolgy (Semmelweis University)
Starting date 2006-01-01
Closing date 2008-12-31
Funding (in million HUF) 4.476
FTE (full time equivalent) 4.08
state closed project
Summary in Hungarian
Az eredeti támogatást elnyert pályázatunk célja emberi maradó (dental pulp stem cell=DPSC) és tejfogak pulpájából (stem cells from human exfoliated deciduous teeth=SHED) és a parodontális ligamentumból (periodontal ligament stem cells=PDLSC) származó őssejtek izolálása és jellemzése volt. A jelen nemzetközi együttműködésnek a célja az, hogy kibővítsünk a vizsgálatok körét a CIHR Csoport szakértelmének a bevonásával, akik futó projektekben foglalkoznak a bone morphogenetic protein (BMP) -mediálta csontképződéssel, valamint a csont, dentin és zománc egyes extracelluláris mátrix molekuláinak - bone sialoprotein (BSP), osteopontin (OPN) és amelotin (AMTN) - a vizsgálatával.

Az utóbbi években az indukálható génexpresszió megvalósítására genetikai módszerek jelentek meg, melyek közül a tetracyclin-indukálható (Tet-ON) rendszerek különösen jónak bizonyultak számos biológiai alkalmazásban. A kutatási együttműködésünkben egy Tet-ON alapú génterápiai módszert tervezünk, mely újfajta módon képes a BMP szintézis in situ szabályozására, és így egy őssejteket alkalmazó regeneratív eljárásban a BMP aktivitása kontollálhatóvá válik. Együttműködési tervünkben feltételezzük, hogy a genetikailag módosított sejtekben a BMP-2, BMP-4 és a BMP-7 expressziója és osteoinduktív hatása szabályozható a doxycyclin bevitelével. Ez a szabályozott expresszió a differenciáció előre tervezhető kimeneteléhez, ezáltal pedig szabályozható fog, fogágy és csont regenerációjához vezethet.

Kitűzött feladataink a következők:
a. Stabil DPSC, SHED és PDLSC sejtvonalak létrehozása, amelyek doxycyclin-indukálható módon képesek BMP-2, -4 és -7 expressziójára
b. A BMP indukció osteoblast marker gének expressziójára és in vitro csontképződésre kifejtett hatásának vizsgálata.
c. Fogak extracelluláris mátrixában található három összetevő - bone sialoprotein (BSP), osteopontin (OPN) és amelotin (AMTN) – fogeredető őssejtek proliferációjára és differenciációjára kifejtett hatásának a vizsgálata.
Summary
The purpose of the original proposal is to isolate and characterize human stem cells from the dental pulp (dental pulp stem cell=DPSC), from deciduous pulp (stem cells from human exfoliated deciduous teeth=SHED) and periodontal ligament (periodontal ligament stem cells=PDLSC). The focus of this international collaboration is to expand our objectives by adding the expertise of the CIHR Group from already funded projects on BMP-mediated bone regeneration and the characterization of specific extracellular matrix molecules of bone, dentin and enamel, namely bone sialoprotein (BSP, osteopontin (OPN and amelotin (AMTN).

Recently a genetic strategies for inducible gene expression have been developed, of which the tetracycline-inducible (Tet-ON) systems have proven particularly useful in several biological applications. Our joint research project proposes a Tet-ON-based gene therapy approach as a novel strategy to regulate BMP synthesis in situ and thus control their activity in stem cell-based regenerative procedures. In this joint research plan we hypothesize that the expression of BMP-2, BMP-4 and BMP-7 in transplanted, genetically modified cells, and thus their osteoinductive activity, can be controlled by administration of doxycycline. This regulated expression may lead to a predictable outcome of differentiation, and thus, to controllable tooth, periodontal and bone regeneration.

Our specific tasks are:
a. Generation of stable DPSC, SHED and PDLSC lines, which express BMP-2, -4 and -7 in a doxycycline-inducible manner.
b. Analysis of the effect of BMP induction on osteoblast marker gene expression and bone formation in vitro.
c. To investigate the effect of three specific components of the tooth extracellular matrix (ECM), bone sialoprotein (BSP), osteopontin (OPN) and amelotin (AMTN), on proliferation and differentiation of dental stem cells.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Kutatásainkhoz a K61543 kutatási pályázatmellé elnyertük a IN67250 nemzetközi kiegészítő támogatást is, így beszámolónk ezek összefoglaló zárójelentése. Vizsgálataink célja emberi fogbélből és parodontális ligamentumból származó őssejtek izolálása és jellemzése, in vitro modell-rendszerek és eljárások kidolgozása a fogeredetű, és így potenciálisan a fogak és a parodontális szövetek részleges vagy teljes regenerációjára felhasználható őssejtek azonosítására, izolálására és fejlődési, differenciálódási képességeik meghatározására, illetve ectodermális sejtekkel való kölcsönhatásaik jellemzésére. Munkánk során emberi fogak pulpájából (dental pulp stem cell=DPSC) és a parodontális ligamentumból (periodontal ligament stem cells=PDLSC) illetve emberi nyálmirigyekből (PTHSG) preparáltunk pluripotens őssejteket tartalmazó sejtkultúrákat. Ezen kultúrákat molekuláris és sejtbiológiai módszerekkel jellemeztük, a sejteket különböző irányú differenciálódásra / transdifferenciálódásra bírtuk. Az osteogén differenciálódás mellett ki kell emelnünk mind a DPSC, mind a PDLSC sejtek képességét a neuronális differenciálódásra az általunk kidolgozott három lépésből álló protokoll mellett. Fentieken túl egy új állatkísérletes tesztrendszert dolgoztunk ki az osseointegráció, illetve a parodontális ligamentum és a fogbél regenerációjának tanulmányozására. Mindezek megalapozzák további ilyen irányú kutatásainkat, az emberi fogeredetű sejtek in vivo regenerációs alkalmazásának kidolgozására.
Results in English
The originally supported K61543 research grant received additional support by IN67250, which is a supplementary international extension of the same project. Therefore, this is a joint report of the twin grants. The purpose of our study was to isolate and characterize human stem cells from dental pulp and periodontal ligament, to develop in vitro model systems and processes, for identification of stem cells, which have the potential for full or partial regeneration dental and periodontal tissues. On the course of our work we prepared cultures containing pluripotent postnatal stem cells from the dental pulp (dental pulp stem cell=DPSC), from the periodontal ligament (periodontal ligament stem cells=PDLSC), and from the salivary glands (PTHSG). We characterized these cultures and developed methods for their differentiation / transdifferentiation in vitro. Besides the osteogenic differentiation we must highlight the potency of both DPSC and PDLSC cells for neuronal differentiation when our newly developed three step protocol is used. Moreover we also developed and in vivo animal test model for studying osseointegration, periodontal and pulp regeneration. These results will give the foundation of our future work towards the application of human stem cells of dental origin in biological regeneration of damaged tissues.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=67250
Decision
Yes





 

List of publications

  
Varga G, Kádár K, Csillag M, Szlávik V, Molnár B, Kiss G, Vág J, Gera I, Fazekas Á: Proliferation and toxicity studies in stem cell culture from human dental pulp, Advances in Dental Research, szerkesztés alatt, 2009
GRIMM W-D, WH ARNOLD, S BECHER, A DANNAN, G GASSMANN, S PHILIPPOU, G VARGA, D WIDERA, T DITTMAR: Periodontal Stem Cell Plasticity in Athymic Nude Rat Model, IADR, J Dent Res 88 (Special issue A): A234, 2009
B. PORCSALMY, M. KIRÁLY, B. MOLNÁR, P. HERMANN, W.-D. GRIMM, B. GANSS, I. GERA, G. VARGA: Neuronal differentiation of human periodontal ligament progenitor cells in vitro, IADR, J Dent Res 88 (Special issue A): A235, 2009
Király M, Porcsalmy B, Zsembery Á, Varga G.: Functional evidence for neuronal differentiation of progenitor cells of dental pulp – patch clamp studies, GRC Conferences, Craniofacial Morphogenesis & Tissue Regeneration, Il Ciocco Feb 10-15,, 2008
V. Szlávik, K. Kádár, E. Nátz, M. Király, W.-D. Grimm, D. Widera, B. Kaltschmidt , C. Kaltschmidt, J. Vág, I. Gera, G. Varga.: Neuronal Differentiation of Cultured Human Dental Pulp Cells, IADR, J Dent Res 86 (Special issue A): A0161, 2007
Király M, Kádár K, Molnár B, Porcsalmy B, Óvári G, Brecska N, Gera I, Varga G.: Fogeredető mesenchymalis ıssejtek in vitro neuronális differenciációja, MFE Kongresszus, Szeged, 2007
Grimm W-D, Dannan A, Gassman G, Kaltschmidt B, Varga G, Widera D, Kaltschmidt B.: Periodontium derived stem cells as multipotential adult progenitor cells, IADR, J Dent Res 86 (Special issue A): A2436, 2007
Szlávik V, Kádár K, Varga G, Fazekas Á, Vág J: Az epitéliális és mezenchimális kölcsönhatás in vitro modellezése fogpulpa eredető DPSC és nyálmirigy eredető HSG sejtekkel, Magyar Élettani Társaság LXX kongresszusa, Szeged, 2006
Kádár K, Vág J, Szlávik V, Varga G: Cocultured DPSC and HSG cells: a Model for epithelial-mesenchymal communication, Congress of the Paneuropean Federation of the IADR, Dublin, 2006
Fazekas Á, Csillag M, Szlávik V, Kádár K, Vág J, Varga G: A sulcus tágító anyagok hatása a humán parodontális ligamentum sejtek proliferációjára, Magyar Fogorvosok Egyesületének Árkövy Kongresszusa, Debrecen, 2006
Szlávik V, Szabó B, Vicsek T, Barabás J, Bogdán S, Gresz V, Varga G, O’ Connell B, Vág J.: Differentiation and formation of salivary rudiments by primary human submandibular gland cells in culture, Tissue Eng Part A. 14 (11): 1915-1926, 2008
V Szlávik, J Vág, K Markó, K Demeter, E Madarász, I Oláh, T Zelles, BC O’Connell, G Varga: Matrigel-induced acinar differentiation is followed by apoptosis in HSG cells, J Cell Biochemistry, 2008 Jan 1; 103(1):284-95, 2008
Blazsek J, Dobó Nagy Cs, Blazsek I, Varga R, Vecsei B, Fejerdy P, Varga G.: Aninobisphonate stimulates bone regeneration and enforces consolidation of titanium implant int he rat tail vertebrae, Pathol Oncol Res. 2009 Mar 7. [Epub ahead of print], 2009
Grimm W-D, Arnold WA, Becher S, Dannan A, Gassmann G, Philippou S, Dittmar T, Varga G: Does the chronically inflamed periodontium harbour cancer stem cells?, In “Stem Cell Biology in Health and Disease”, edited by T Dittmar and KS Zänker. In“Advances in Experimental Medicine and Biology” Series, in press, 2009
Kádár K, Porcsalmy B, Király M, Molnár B, Jobbágy-Óvári G, Somogyi E, Hermann P, Gera I, Varga G: Humán fogbél eredető ıssejtek izolálása, tenyésztése és jellemzése, Fogorvosi Szemle, közlésre elfogadva, 2009
Király M, Porcsalmy B, Pataki Á, Kádár K, Jelitai M, Molnár B, Hermann P, Gera I, Grimm W-D, Ganss B, Zsembery Á, Varga G: Simultaneous PKC and cAMP activation induces differentiation of human dental pulp stem cells into functionally active neurons, Neurochem Int accepted for publication, 2009
Nagy K, Szlávik V, Rácz G, Ovári G, Vág J, Varga G.: Human submandibular gland (HSG) cell line as a model for studying salivary gland Ca2+ signalling mechanisms, Acta Physiol Hung. 2007 Dec; 94(4): 301-13, 2007
Molnár B, Kádár K, Király M, Porcsalmy B, Somogyi E, Hermann P, W-D Grimm, Gera I, Varga G: Emberi foggyökérhártya eredető ıssejtek izolálása, tenyésztése és jellemzése, Fogorv Sz. 101 (4): 155-161, 2008



Back »