Science子刊：提醒抗Usag

2021年4月7日讯/BIOON/---像喙、指甲、角和一些外排泄腺一样，牙齿是外胚层器官。牙齿的形状产生是由一个旌旗灯号转导网络调理的，该网络波及上皮和间质之间的互相作用。波及骨形状产生卵白（BMP）、成纤维细胞成长因子（FGF）、音猬因子（Shh）和Wnt通路之间的正、负环路互相作用调理着牙齿的形状产生。尽管牙齿的数目通常在一些物种中遭到严厉节制，然则它的数目在年夜约1％的个别中可以后天性地添加或削减。牙齿正常数目的削减和添加的情景别离称为牙缺失（tooth agenesis）和多生牙（supernumerary teeth）。对小鼠模子的阐发已开端说明牙缺失和多生牙的因素、分子机制及病理机制。

之前对单基因敲除（KO）小鼠的多项研讨已标明，Usag-1（也称为SOSTDC1）、ectodin或WISE、CEBPB、SPRY2、SPRY3或EPFN的功效丢失招致多生牙的发生。这些研讨的成果标明，重生牙齿的造成能够是由单个候选基因调理。多生牙能够源于静止性牙胚（arrested teeth germ）的拯救；之前已报道过在USAG-1缺点的小鼠中，残存的乳切牙转化为多生牙。USAG-1是一种双功效卵白，可以拮抗BMP和Wnt，这两种旌旗灯号分子对牙齿发育至关紧张。通过在USAG-1+/-小鼠中移植增加BMP7的切牙外植体，诱导了多生牙的发育，这就证实了BMP在多生牙造成中的紧张性。是以，在适宜的前提下，给送候选分子可招致全牙造成。此外，曾经有人提出，BMP旌旗灯号关于额定牙（extra teeth）的形状产生至关紧张，而Wnt旌旗灯号关于多生牙的造成很紧张。然而，今朝还不晓得BMP或Wnt旌旗灯号是否是确定牙齿数目所必须的。

牙缺失是牙齿发育受阻的成果。几个担任后天性牙缺失的基因，如Msx1、Runx2、Ectodysplasin A（EDA）或Pax9，已次要通过基因敲除小鼠模子鉴定进去。之前已报道过， 在Runx2-/-小鼠（后天性牙缺失小鼠模子）中，牙齿发育受阻，但在Runx2-/-/USAG-1/-小鼠（多生牙小鼠模子）中，这种发育受阻获得拯救。尽管USAG-1与拯救后天性牙缺失之间的明白分割曾经树立，但局部克制USAG-1功效是否足以拯救牙齿发育仍是未知数。基于抗体系体例剂的靶向分子药物在各类疾病（如类风湿枢纽关头炎和癌症）的临床利用越来越广泛。多生牙造成的机制标明，用于牙齿再生的靶向分子疗法可所以一种可行的医治办法。

在一项新的研讨中，日本研讨职员想要制作和使用单克隆抗USAG-1抗体，而不是USAG-1基因克制，完成牙齿发育局部结束和复原。为此，他们还进行了试验，以确定BMP或Wnt旌旗灯号在牙齿发育进程中是否占主导位置。相关研讨成果近期颁发在Science Advances期刊上，论文题目为“Anti–USAG-1 therapy for tooth regeneration through enhanced BMP signaling”。

次要烦扰BMP旌旗灯号的USAG-1中和性单克隆抗体(#37和#57)的单次全身给送可抢救EDA1缺失小鼠的牙缺失，并以剂量依赖性方式使家养型小鼠的全牙无效造成。据这些作者所知，可能匆匆进牙齿再生的靶向抗体的鉴定在晚期还没有报道过。这项研讨中发生的单克隆抗体可以中和USAG-1对BMP旌旗灯号的拮抗作用，削减LRP5/6的剂量可以抢救USAG-1缺失表型，包含多生牙的造成。然而，基于这些发现不克不及扫除Wnt旌旗灯号参加此中，这是由于有几只老鼠没有出身或没有存活上去。是以，有需要进前进一步的试验，比方应用更多的USAG-1中和抗体进行表位鉴定（epitope binning），对重组USAG-1卵白表位进行具体阐发。

具备后天性牙缺失和多生牙的小鼠经双基因敲除后可复原牙齿造成。图片来自Science Advances, 2021, doi:10.1126/sciadv.abf1798。

这些作者察看到几个致病基因（包含Msx1和USAG-1）与Msx1缺点小鼠后天性牙缺失但不是腭裂的复原之间存在联系关系。单次全身给送仅靶向BMP旌旗灯号通路的USAG-1中和抗体可拯救EDA1缺失小鼠的牙缺失，但不影响与这种小鼠品系相关的其他表型。相反，USAG-1剔除仅能拯救Pax9缺失小鼠的腭裂发育，这能调理Wnt旌旗灯号而不克不及调理BMP旌旗灯号。小分子Wnt冲动剂也能校订Pax9缺失小鼠的腭裂。这标明USAG-1中和抗体并不克不及治愈一切的牙缺失病例，然则招致后天性牙缺失的致病基因渐变能够组成患者选择的。虽然如斯，将来的临床利用仍需进行普遍的研讨。EDA节制BMP活性，而EDAR作用于Wnt靶基因。后天性牙缺失能够通过给送靶向BMP旌旗灯号而不是靶向Wnt旌旗灯号的USAG-1中和抗体来抢救。此外，在EDA缺失的狗出身后，单次全身给送EDA冲动抗体就可以拯救后天性牙缺失。利用USAG-1靶向中和抗体进行牙齿再生，必需集中在特定致病基因渐变招致的后天性牙缺失上。

使用USAG-1中和抗体后，EDA1渐变小鼠牙齿缺损的复原和全牙再生。图片来自Science Advances, 2021, doi:10.1126/sciadv.abf1798。

此外，这些作者胜利地得到了USAG-1中和抗体，即便在朝生型小鼠中，这些中和抗体也有后劲让它们发生全新的牙齿。这些小鼠的表型变动与USAG-1基因敲除小鼠的表型变动类似，这阐明这些中和抗体能够会拯救USAG-1缺失小鼠的牙原基（rudimental tooth primordia）。人类的牙齿，除了恒磨牙（permanent molars）外，都是两次换牙的。第一代（乳牙）和第二代（恒牙）的牙齿有时会随同着第三次换牙。依据对78例多生牙患者的阐发，有人已经报道过第三次换牙是人类多生牙的起因之一。通过靶向分子医治刺激第三次换牙，能够是一种可行的全牙再生办法。这项新的研讨标明，全身给送USAG-1中和抗体可以使雪貂全牙再生，就像第三次换牙一样。雪貂是两次换牙的植物，它的牙齿形状与人类类似。然则，这种办法的临床利用除了雪貂外，还必要在狗或猪等非啮齿植物模子上展开进一步研讨。