Descoperire în domeniul MicroARN oferă speranță pentru regenerarea osului dentar

Un studiu realizat de cercetători de la Universitatea de Medicină și Stomatologie din Tokyo și publicat în Stem Cell Research & Therapy a investigat rolul microARN-ului miR-27a-5p în regenerarea osoasă. Autorii au arătat că transfectarea celulelor stem din pulpa dentară umană (hDPSCs) cu miR-27a favorizează diferențierea odonto/osteoblastică prin inhibarea expresiei genelor DKK3 și SOSTDC1, cu activarea ulterioară a căilor Wnt și BMP. În plus, aceste celule au stimulat formarea osoasă in vivo, în modele murine.
Infecțiile pulpare, adesea cauzate de carii avansate, pot declanșa inflamații severe, ce conduc la distrugerea țesuturilor și, în absența tratamentului, la resorbție osoasă apicală. În mod obișnuit, repararea acestor defecte osoase se bazează pe regenerarea endogenă, dar în defecte mari, regenerarea asistată devine esențială. Celulele stem din pulpa dentară (DPSCs), ușor de izolat și cu un profil imunologic favorabil, au demonstrat un potențial mare pentru regenerarea osoasă. În acest context, miARN-urile – în special miR-27a – au fost identificate drept regulatori epigenetici esențiali ai proceselor regenerative.

Despre studiu

Obiectiv

Studiul a investigat dacă miRNA-27a stimulează diferențierea odonto/osteoblastică a hDPSCs prin activarea căilor Wnt și BMP și dacă acest efect se traduce prin formare osoasă in vivo.

Metodologie

•  Celulele hDPSCs au fost obținute din molari de minte extrași (n=7) și cultivate în mediu osteoinductiv.
•  S-au utilizat transfectări cu mimici sau inhibitori ai miR-27a.
•  Au fost efectuate teste funcționale: ALP, colorații cu Alizarin Red și imunofluorescență pentru markeri specifici (RUNX2, osteocalcin).
•  Căile Wnt și BMP au fost analizate prin RT-qPCR, western blot și teste luciferazice.
•  Modele murine au fost utilizate pentru a evalua formarea osoasă după transplantul de hDPSCs transfectate cu miR-27a în defecte calvariene și subcutanat.

Rezultate

MiR-27a este esențial pentru migrarea și diferențierea hDPSCs

•  Expresia miR-27a a crescut semnificativ în hDPSCs expuse la mediu osteoinductiv (ziua 3).
•  Transfectarea cu miR-27a a crescut semnificativ migrarea celulelor (testul de vindecare a zgârieturii).
•  Markeri de diferențiere (RUNX2, DSPP, DMP1, BMP4, osteocalcin, osteopontină) au fost semnificativ upregulați la nivel de ARN și proteină.
•  Activitatea ALP și formarea de noduli mineralizați au fost amplificate semnificativ.

MiR-27a activează semnalizarea Wnt prin reprimarea DKK3 și SOSTDC1

 Activitatea Wnt a crescut după transfectarea cu miR-27a, confirmată prin:

•    Creșterea transcripției TCF7 și LEF1.
•    Translocarea nucleară a β-cateninei (imunofluorescență și western blot).

Expresia DKK3 și SOSTDC1 – inhibitori cunoscuți ai căii Wnt – a fost semnificativ redusă de miR-27a la nivel transcripțional și proteic. Testele luciferazice au confirmat că miR-27a se leagă direct de regiunile 3’UTR ale DKK3 și SOSTDC1, reprimându-le.

MiR-27a activează calea BMP prin reprimarea GREM1

GREM1, un antagonist clasic al BMP2/4/7, a fost semnificativ downregulat. Expresia SMAD1/5 fosforilat și a cofactorului SMAD4 a fost crescută semnificativ, atât în culturi celulare cât și în probe tisulare. Aceste modificări indică o activare directă a căii BMP.

MiR-27a stimulează formarea osoasă in vivo

Șoarecii care au primit transplant de hDPSCs transfectate cu miR-27a au prezentat:

•    Formare semnificativă de țesut osos mineralizat în defectele calvariene.
•    Depunere de matrice colagenică și prezența celulelor osteocalcin-pozitive în zonele subcutanate.
•    Creștere a densității minerale osoase observată prin micro-CT la 14 și 28 zile.
•    Activare clară a β-cateninei, BCL9 și pSMAD1/5 în zonele de neoosificare.

Concluzii

Acest studiu demonstrează că miRNA-27a este un regulator cheie al diferențierii odonto/osteoblastice a hDPSCs, acționând prin reprimarea DKK3 și SOSTDC1 și activarea căilor Wnt și BMP. Transplantul de hDPSCs transfectate cu miR-27a în defecte osoase calvariene a dus la formarea de țesut osos nou, validând potențialul terapeutic al acestei abordări în regenerarea osoasă.

Implicații viitoare

•  Terapia cu miARN, în combinație cu celule stem și biomateriale tridimensionale, oferă o direcție promițătoare în medicina regenerativă craniofacială.
•  Integrarea direcționată a miR-27a în structuri de tip scaffold ar putea îmbunătăți semnificativ regenerarea osoasă în context inflamator.
•  Este necesară dezvoltarea unor metode eficiente și sigure de livrare locală a miR-27a pentru aplicații clinice.

MiR-27a ar putea deveni un element central în terapiile regenerative dentare și osoase, oferind o punte între controlul inflamației și inducerea osteogenezei funcționale.