Вы не можете вставить пользовательский элемент управления прямо в строку так, как вам бы хотелось. Ваша единственная возможность - добавить новый тип столбца. Ваша пользовательская реализация столбца будет действовать как другие столбцы в том, что, когда она входит в режим редактирования, она может создать элемент управления (в вашем случае соответствующий для индексного номера), а затем заставить его работать внутри ячейки до выхода из режима редактирования. Проблема заключается в рисовании ячейки, когда она не находится в режиме редактирования.
Вы можете просмотреть исходный код встроенных столбцов с помощью инструмента .NET Reflector или выполнить поиск в Интернете пользовательских столбцов DataGridView, поскольку существует множество реализаций, которые предоставляют пример кода, который можно использовать в качестве отправной точки.