干細(xì)胞分化的預(yù)測(cè)因子
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| 將成人干細(xì)胞在一種新型的基質(zhì)上培養(yǎng)24小時(shí)后，密歇根大學(xué)的研究人員能夠預(yù)測(cè)細(xì)胞如何分化，或者分化成哪種類(lèi)型的組織。 他們的這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)布在8月1日的Nature Methods上。分化是干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成其他類(lèi)型細(xì)胞的過(guò)程，理解該機(jī)制對(duì)未來(lái)開(kāi)發(fā)基于干細(xì)胞的再生療法至關(guān)重要。"我們只需要1天就能預(yù)測(cè)干細(xì)胞的分化。"這項(xiàng)研究的第一作者，機(jī)械工程和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授Jianping Fu表示。 Fu教授介紹說(shuō)："通常情況下，要知道干細(xì)胞分化需要花費(fèi)數(shù)星期甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。而我們的工作大大縮短了這個(gè)周期，將對(duì)藥物篩選和再生醫(yī)學(xué)的應(yīng)用產(chǎn)生重要影響。我們的方法能夠提供干細(xì)胞分化的早期預(yù)示，比如在新藥作用下，干細(xì)胞將分化成哪種類(lèi)型的細(xì)胞等。" 在這項(xiàng)研究，F(xiàn)u和他的同事從力學(xué)角度對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，他們?cè)诟杉?xì)胞吸附的材料上施加了一個(gè)微小的力，并認(rèn)為這個(gè)力與分化有關(guān)，但是還沒(méi)有像化學(xué)因素那樣進(jìn)行廣泛的研究。在這篇文章中，研究人員表示，干細(xì)胞培養(yǎng)材料的堅(jiān)硬，事實(shí)上有助于檢測(cè)細(xì)胞分化的類(lèi)型。 這項(xiàng)研究證實(shí)，在調(diào)控分化方面力學(xué)因素和化學(xué)因素同樣重要，而在力學(xué)方面，直到現(xiàn)在仍一直被干細(xì)胞生物學(xué)家所忽視。 研究人員制做了一種新型的干細(xì)胞基質(zhì)(支架)，其硬度能夠被調(diào)整而不需要改變化學(xué)組成，這是傳統(tǒng)的干細(xì)胞生長(zhǎng)基質(zhì)所不能實(shí)現(xiàn)的。 工程人員使用人類(lèi)間葉細(xì)胞的干細(xì)胞進(jìn)行試驗(yàn)，這類(lèi)細(xì)胞位于骨髓和其他的連接組織，比如脂肪中。當(dāng)其在堅(jiān)硬一點(diǎn)的支架上成長(zhǎng)時(shí)，這類(lèi)干細(xì)胞會(huì)分化成骨骼，在柔軟一點(diǎn)的支架上則會(huì)分化形成脂肪。 研究人員根據(jù)底物的柔軟度觀察細(xì)胞分化，并在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中檢測(cè)了細(xì)胞的牽引力，希望通過(guò)這種方式確定能否預(yù)測(cè)細(xì)胞的分化。使用熒光顯微技術(shù)，研究人員檢測(cè)了支架的彎曲度以確定牽引力的大小。 研究結(jié)果表明，如果干細(xì)胞確定分化為一種類(lèi)型的細(xì)胞，相比于那些還未分化或分化為另一種類(lèi)型的細(xì)胞，它們的牽引力將會(huì)更大。因此，牽引力的變化能作為細(xì)胞分化的早期預(yù)測(cè)因子。(生物谷Bioon.com) 原文出處： Nature Methods doi:10.1038/nmeth.1487 Mechanical regulation of cell function with geometrically modulated elastomeric substratesJianping Fu1,2,3, Yang-Kao Wang1,2,3, Michael T Yang1, Ravi A Desai1, Xiang Yu1, Zhijun Liu1 & Christopher S Chen1 We report the establishment of a library of micromolded elastomeric micropost arrays to modulate substrate rigidity independently of effects on adhesive and other material surface properties. We demonstrated that micropost rigidity impacts cell morphology, focal adhesions, cytoskeletal contractility and stem cell differentiation. Furthermore, early changes in cytoskeletal contractility predicted later stem cell fate decisions in single cells. Department of Bioengineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania, USA.Present addresses: Department of Mechanical Engineering and Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA (J.F.) and Skeletal-Joint Research Center, National Cheng-Kung University Medical School, Tainan, Taiwan (Y.-K.W.).These authors contributed equally to this work. |
