了解牙齿生长的细胞类型和机制对于牙齿的重建和工程化至关重要。因此，我们研究了生长和不生长的小鼠和人类牙齿的细胞组成。因此，我们报道了持续生长的小鼠切牙的细胞复杂性，这表明细胞动力学的连贯模型能够实现无休止的生长。该模型依赖于上皮和间充质室中空间受限的干细胞、祖细胞和分化群体，这是牙髓细胞两个主要分支和不同上皮亚型协同扩增的基础。人类和小鼠牙齿的进一步比较产生了组织异质性的平行性和差异，并突出了生长和非生长模式背后的细节。尽管在粗略的水平上相似，但小鼠和人类的牙齿揭示了分子差异和物种特异性细胞亚型，这表明可能存在进化差异。总的来说，这里我们提供了一个人类和小鼠牙齿的图谱，重点是生长和分化。
哺乳动物的牙齿是由第一咽弓的外胚层和神经嵴衍生的外间充质形成的。这些组织类型之间的发育相互作用使得能够构建由上皮衍生的牙冠珐琅质和外间充质衍生的牙本质组成的固体牙齿结构。在人类中，牙齿原基在子宫内形成，并在成年前完成生长，此时祖先群体消失。与此相反，在小鼠和许多其他物种中，牙齿可以在一生中继续生长，这为研究位于牙齿顶端的牙齿干细胞群中各种牙齿细胞谱系的进展提供了主要的模型系统。在小鼠中，门牙干细胞群体不断自我更新和补充因啃咬而丢失的组织，这使得该模型对干细胞生成、细胞分化、稳态和损伤诱导的再生的研究具有吸引力。此外，小鼠切牙代表了一种持续自我更新的器官模型，其细胞动力学在概念上类似于肠上皮、毛囊和指甲。尽管主要的牙齿细胞类型早已被确定，但对罕见和短暂的细胞群以及使牙齿生长的相互作用的光谱仍知之甚少。上皮和间充质干细胞群体的身份及其可能的空间和功能多样性仍未得到解决，尤其是当涉及到生长和非生长的人类牙齿中的此类群体时。此外，啮齿动物的牙齿是否代表了一个生物等效的模型系统，用于研究人类牙齿发育和生理的特定方面，目前尚不清楚。长期以来的观点是，人类牙齿含有类似于小鼠切牙间充质干细胞的间充质细胞。然而，在这一点上，尚未就此类细胞在活体中的分子身份达成明确共。此外，其他细胞类型（如免疫系统的常驻细胞）的作用和群体结构在维持局部组织稳态方面以及在牙齿中的主要保护功能之外尚不清楚。越来越多的证据表明，巨噬细胞是影响干细胞区室的重要成分，例如，在控制肠道干细胞生态位或促进伤口诱导的毛囊再生方面。为了回答这些问题，我们应用了单细胞转录组学和谱系追踪技术，具体目的是检查生长中的小鼠切牙的组织复杂性和自我更新，将其与非生长中的鼠磨牙进行对比，并评估小鼠模型在多大程度上反映了人类牙齿的生长。我们的数据揭示了上皮和间充质区室中的干细胞和分化细胞亚型，以及小鼠切牙中组织驻留免疫细胞的异质性。我们提供了一张居住在老鼠和人类生长与非生长牙齿中的细胞类型的比较图。
Results
scRNA-seq揭示了自我更新的小鼠切牙的细胞异质性。为了解决自我更新过程中牙齿中细胞类型分化的整个过程，我们首先从成年小鼠切牙中分离出所有牙齿组织，并用Smart-seq2方案对单个细胞转录组进行测序，以获得高测序深度12（图第1a、b段）。
使用PAGODA进行聚类显示了17个主要的细胞亚群（图1c–e；补充图1-3和补充表1、2、3以及补充数据文件1），包括主要的免疫、上皮和间充质区室。由于细胞分离的偏见和策略，体内细胞类型的相对丰度可能不能反映簇的比例13。
包括主要的免疫、上皮和间充质区室。由于细胞分离的偏见和策略，体内细胞类型的相对丰度可能不能反映簇的比例13。所有普通细胞类型都显示出相当程度的内部异质性（补充图1e–g，i，3），强调了生长和自我更新牙齿中相互作用和生理过程的复杂性。接下来，我们关注上皮（图2-4）和间充质（图5-7）区室的群体复杂性的最引人注目的方面，它们的人类类似物（图8、9），最后是免疫（图10）群体。