Uso della coltura di organi di tipo Trowell per studiare la regolazione delle cellule staminali dentali

Gli incisivi di topo crescono continuamente grazie alla conservazione permanente delle cellule staminali (SC) che supportano la produzione incessante di componenti dentali. Questi includono SC epiteliali, che generano ameloblasti che producono smalto, e cellule staminali mesenchimali (MSC), che generano odontoblasti che producono dentina, tra le altre cellule¹. Le SC epiteliali negli incisivi a crescita continua sono state inizialmente identificate^{come cellule 2,3} che mantengono l’etichetta e da allora hanno dimostrato di esprimere un certo numero di geni staminali ben noti^, tra cui Sox2⁴. Queste cellule condividono caratteristiche comuni con SC epiteliali in altri organi e risiedono all’interno della nicchia SC chiamata ansa cervicale situata sul lato labiale dell’incisivo. La nicchia è un’entità dinamica composta da cellule e matrice extracellulare che controllano l’attività SC⁵. Studi di lineage tracing hanno dimostrato che le SC epiteliali Sox2+ possono rigenerare l’intero compartimento epiteliale del dente e che sono cruciali per la formazione dei denti di successione ^6,7. Le MSC con potenziale riparativo o rigenerativo della dentina sono in gran parte reclutate dall’esterno dell’organo attraverso i vasi sanguigni e i nervi 8,9,10,11^, fornendo quindi un modello adatto per studiare il reclutamento, la migrazione e l’alloggiamento della popolazione MSC.

Studiare le SC in vivo non è sempre fattibile, poiché molte delle manipolazioni genetiche e/o farmacologiche possono influenzare l’omeostasi degli organi e/o avere conseguenze letali. Pertanto, la coltura di organi fornisce uno strumento eccellente per studiare la regolazione delle SC e delle loro nicchie in vitro. Il sistema di coltura degli organi che utilizza una griglia metallica è stato inizialmente sviluppato da Trowell¹² per studiare lo sviluppo degli organi ed è stato ulteriormente modificato da Saxen¹³ per studiare i segnali induttivi nello sviluppo renale. Da allora, questo metodo in vitro di coltura dell’intero organo o parte di esso è stato applicato con successo in diversi campi. Nel campo dello sviluppo dei denti, questo metodo è stato ampiamente utilizzato per studiare le interazioni epiteliali-mesenchimali che governano lo sviluppo dei denti¹⁴ e la formazione dei denti di successione¹⁵. Il lavoro del laboratorio Thesleff ha dimostrato l’utilità di questo sistema per l’analisi temporale della crescita e della morfogenesi dei denti, per l’analisi dell’effetto di varie molecole e fattori di crescita sulla crescita dei denti e per l’imaging live time-lapse dello sviluppo dei denti^16,17. Più recentemente, questo metodo è stato utilizzato per studiare la regolazione degli incisivi SC e la loro nicchia^18,19, che è descritta in dettaglio qui.