Hidrojel doku iskeleleri kullanılarak kök hücre aracılı diş pulpa rejenerasyonu
Stem cell based dental pulp regeneration using hydrogel scaffolds
Yazar: HACER AKSEL
Danışman: PROF. DR. AHMET SERPER ; PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Endodonti Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Dental pulpa = Dental pulp ; Dentin = Dentin ; Diş demineralizasyonu = Tooth demineralization ; Dişler = Teeth ; Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Fibrin = Fibrin ; Hidrojeller = Hydrogels ; Kök hücreler = Stem cells ; Vasküler endotel büyüme faktörleri = Vascular endothelial growth factors

Özet:
Aksel, H. Hidrojel doku iskeleleri kullanılarak kök hücre aracılı diş pulpa rejenerasyonu. Hacettepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Endodonti Programı Doktora Tezi, Ankara 2016. Güncel tedavi yöntemlerindeki kısıtlamalar nedeniyle bilim insanları diş dokularının in vitro koşullarda üretilmesini hedefleyen doku mühendisliği yöntemlerine odaklanmışlardır. Bu yaklaşımda kök hücreler, sinyal molekülleri ve doku iskeleleri kullanılarak diş pulpa ve dentin dokularının yeniden inşa edilmesi hedeflenmiştir. Ancak kök kanal uzunluğu boyunca pulpa ve dentin rejenerasyonunu sağlayacak optimum bir yöntem geliştirilmemiştir. Bu çalışmada; pulpa rejenerasyonuna yönelik olarak kemik morfojenik protein-2 (BMP-2) yüklü demineralize dentin matriks (DDM) yapı içerisinde vasküler endotel büyüme faktörü (VEGF) içeren fibrin jelin kullanılması ile diş modeli oluşturularak, insan kaynaklı dentin pulpa kök hücrelerin (DPSC) anjiyojenik ve odontojenik farklılaşmalarının arttırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla farklı konsantrasyonlarda hazırlanan fibrin jele DPSC'ler yüklenerek, 3-boyutlu mikroçevrede hücre proliferasyonu ve hücre morfolojisi değerlendirilmiştir. Optimum fibrin konsantrasyonu belirlendikten sonra, VEGF yüklü fibrin jel ve BMP-2 yüklü DDM disklerle diş modeli oluşturulmuştur. DPSC'lerin anjiyojenik ve odontojenik gen ekspresyonlarındaki değişiklikler gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) kullanılarak analiz edilmiştir. Hücre çoğalmasının düşük fibrin jel konsantrasyonlarında daha fazla olduğu ve DPSC'lerin fibrin jel içerisinde tübüler morfoloji gösterek hücre-hücre uzantılarıyla ağ oluşturdukları izlenmiştir. VEGF'nin fibrin jelden ve BMP-2'nin ise DDM'den kontrollü salım profili sergiledikleri izlenmiştir. VEGF yüklü fibrin jel ve BMP-2 yüklü DDM'den oluşan diş modelinde 28. günde BSP, DMP-1 ve PECAM ekspresyonlarının arttığı gözlenmiştir. OCN ve CBFA ekspresyonlarında ise önemli bir değişiklik olmamıştır. Bu çalışmanın sonuçları, düşük konsantrasyonda fibrin jel ve DDM'lerin birlikte kullanılması ile oluşturulmuş diş modelinde, büyüme faktörlerinin etkisi ile DPSC'lerin anjiyojenik ve odontojenik farklılaşmasını arttırdığı ve dentin-pulpa rejenerasyonu için uygun olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Due to the limitations in current treatment procedures, scientists have focused on the tissue engineering methods that allow in vitro dental tissue regeneration. In this approach, the objective is to regenerate dental pulp and dentin using stem cells, growth factors and scaffolds. The strategies to achieve complete regeneration of dentin and pulp tissues in full-length root canals have not been optimized. In this study, the aim was to increase angiogenic and odontogenic differentiation of DPSCs in 3D tooth model by using vascular endothelial growth factor (VEGF) -loaded fibrin gel, inserted in bone morphogenetic protein (BMP)-2 loaded-demineralized dentin matrix (DDM). With this aim, DSPCs were encapsulated in fibrin gel at different concentrations, and cell proliferation, morphology and distrubition were evaluated by MTT and Live&Dead assay. After determination of fibrin gel concentration that induced highest level of cell viability, a tooth model was performed by inserting VEGF loaded fibrin gel into BMP-2 loaded DDM. Real time polimerase chain reaction (RT-PCR) was used to analyze angiogenic and odontogenic differentiation of DPSCs. Cell proliferation varied in 3D fibrin gel depending on the fibrinogen concentration. Proliferation was higher in the gel with low concentration of fibrinogen. Fluorescence microscopy analysis showed that DPSCs showed tubuler morphology and elongated in fibrin gel with interconnected cell-cell networks. A sustained release profile of VEGF and BMP-2 from fibrin gel and DDM, respectively. A marked increase in BSP, DMP-1 and PECAM expressions was observed in full model containing VEGF loaded-fibrin gel inserted in BMP-2-loaded DDM at 28 days. However, there was no significant increase in OCN and CBFA expression, late markers of mineralization. In conclusion, the present study suggests that the combined use of low concentration of fibrin gel and DDM are potential scaffolds for pulp-dentin regeneration and the addition of VEGF and BMP-2 significantly enhanced the angiogenic and odontogenic differentiation of DPSCs.