最近,哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)、Wyss生物启发工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)的研究人员,开发出一种新的、更精确的方法,来控制干细胞向成骨细胞的分化。这种新技术在骨骼的再生、生长和愈合方面,具有广阔的应用前景。这项研究由SEAS的Robert P. Pinkas教授带领完成,发表在近期的《Nature Materials》。
一个细胞的微环境——组织内围绕和连接细胞的蛋白质和聚合物网络,影响一系列的细胞行为,包括干细胞分化。约十年,研究人员已经能够通过调整其微环境的刚度,来指导干细胞的命运。
只调整细胞微环境(也被称为细胞外基质)的刚度,是假设环境表现得就像一个弹性材料,如橡胶。当在一个弹性材料上施加压力让其变形时,弹性能量被储存,当变形释放时,材料反弹到原来的形状,就像一个橡胶带。但是,在自然界中,细胞外基质不是弹性的,它们是粘弹性的。粘弹性的材料,如口香糖,当作用一个压力时,随着时间的推移会放松应力和消散能量。
Mooney和他的团队决定通过开发具有不同应力松弛反应的水凝胶,来模拟活体组织的粘弹性。当他们将干细胞放在这个粘弹性的微环境中,并调整凝胶放松的速度后,他们观察到,细胞的行为和分化发生了剧烈变化。
本文共同第一作者、Mooney实验室博士后Luo Gu指出:“我们发现,随着应力的增加,特别是结合水凝胶的刚度增加,成骨细胞的分化增加。随着应力松弛,干细胞到脂肪细胞的分化减少。这是我们第一次在三维中观察到,基质应力松弛对干细胞分化有何影响。”
增加应力松弛不仅显着增加了早期成骨细胞的分化,而且在这些细胞最初分化后,它们继续生长成骨细胞,并形成一个相互关联、富含胶原蛋白的矿化基质,这是骨骼的骨结构特征。Mooney表示:“这项工作不仅对再生生物学提供了新的见解,而且允许我们设计某种材料,积极地促进组织再生。”
本文共同第一作者、Mooney实验室以前的博士后Ovijit Chaudhuri表示,快速松弛的微环境可促进更多的骨生成,并形成骨骼,原因在于这些模型可能机械地重建基质,更容易改变形状。
Chaudhuri说:“想象一下,你被困在一块橡胶中。每一次移动都受到橡胶弹性的对抗。但如果不是橡胶,而是被困在橡皮泥中,它的松弛应力很快,是可塑的,你就可以重塑腻子并左右移动。在我们的实验中,我们发现,更快的应力松弛可允许显着不同的细胞形态。”
这似乎违反了“骨细胞需要快速松弛的环境以生长为骨骼”的直觉,因为骨骼是非常坚硬和弹性的。然而,研究小组观察到,骨折周围的微环境,与研究小组在实验室开发的快速松弛水凝胶,是非常相似的。
Gu说:“凝固的骨髓和骨折血肿,是粘弹性的,并且有快速应力松弛的表现。这可能是一个迹象表明,在自然环境中,当骨折愈合时,它需要一个非常快的应力松弛基质,以协助骨形成。”
研究的下一阶段是,在体内测试快速松弛的水凝胶,以探究它们是否促进骨愈合。
Mooney说:“这项工作将一个新的概念引入到力生物学和再生医学领域,除此之外,我希望它将带来大量新的研究思路,研究其他一些材料力学性能如何影响细胞的行为。”
来源:干细胞之家 作者:林辉
为你推荐
资讯 天津市互联网诊疗监管实施办法(试行)
医疗机构应当主动与市级监管平台对接,及时上传、更新《医疗机构执业许可证》等相关执业信息,主动接受监督。医疗机构取得《医疗机构执业许可证》后或《医疗机构执业许可证》变...
2026-02-06 08:59
资讯 八部委发布《中药工业高质量发展实施方案(2026—2030年)》
培育60个高标准中药原料生产基地。协同体系更加健全,中药材种植加工、中药研发生产、流通服务等上下游各环节协同更加紧密,建设5个中药工业守正创新中心,推动一批中药创新药获...
2026-02-05 21:21
资讯 国家医保局今年将重点对精神类定点医疗机构开展专项飞检
各省级医保部门要组织本辖区内所有精神类定点医疗机构从即日起全面开展自查自纠,重点聚焦但不限于诱导住院、虚假住院、虚构病情、虚构诊疗、伪造文书、违规收费等违法违规使用...
2026-02-05 17:13
资讯 国际SOS荣膺“2026年度全球杰出雇主”
今日,国际SOS宣布,公司连续第八年荣获杰出雇主调研机构(Top Employers Institute)授予的杰出雇主认证。
2026-02-05 14:42
资讯 默克高管周虹离任,诺和诺德官宣在即,医药行业再迎关键人事变动
默克医药健康全球执行副总裁、中国及国际市场负责人周虹正式离任,其将加盟丹麦制药巨头诺和诺德,接任产品与组合战略执行副总裁一职
2026-02-05 11:58
资讯 104亿元!2026年小核酸领域首笔出海BD诞生
圣因生物与罗氏集团旗下子公司基因泰克达成全球研发合作与许可协议,双方将基于圣因生物专有的RNAi药物研发平台,共同推进一款RNAi疗法的开发。
2026-02-05 11:50
资讯 合成生物企业桦冠生物宣布完成数亿元C轮融资
本轮融资由软银欣创、顺禧基金、常州启航合成生物创投基金、国投创益、长江资本等多家知名机构联合投资,光源资本担任财务顾问,所融资金将重点投向医药与大健康领域新品研发、...
2026-02-04 11:50
资讯 AI制药独角兽深度智耀完成6000万美元新一轮融资,加速全栈式研发解决方案落地
本轮融资吸引了信宸资本、金镒资本、凯泰资本等新投资方入局,老股东鼎晖百孚、新鼎资本持续追加投资
2026-02-03 20:03
资讯 济川药业联合康方生物,共拓心血管创新药商业化新局
伊喜宁®(伊努西单抗注射液)是康方生物自主开发创新的PCSK9单克隆抗体新药,于2024年9月获批上市,用于治疗原发性高胆固醇血症和混合型高脂血症,包括杂合子家族性高胆固醇血...
2026-02-03 19:34
拜耳诺倍戈®第三项适应症在中国获批,用于治疗转移性激素敏感性前列腺癌(mHSPC)
诺倍戈®此前已先后获批用于治疗有高危转移风险的非转移性去势抵抗性前列腺癌(NM-CRPC)成年患者,和联合多西他赛治疗转移性激素敏感性前列腺癌的(mHSPC)成年患者。
2026-02-03 18:42
资讯 又一款老花眼滴眼液获批,市场有待检验
近日,Tenpoint Therapeutics宣布,美国FDA已批准Yuvezzi(carbachol和brimonidine tartrate滴眼液,2 75% 0 1%),用于治疗成人老花眼。
2026-02-02 14:06
资讯 深度缓解数据惊艳:基于诺奖机制的 CELMoD药物如何重塑 MM 治疗逻辑?
近期,国家药品监督管理局药品审评中心(CDE)将CELMoD药物 iberdomide (以下简称:IBER)纳入优先审评名单并启动优先审评程序,拟批准
2026-02-02 13:22
资讯 儿童生长发育专业、儿童营养专业、儿童皮肤疾病专业纳入北京互联网诊疗首诊试点
经研究,同意你委依托首都医科大学附属北京儿童医院和首都医科大学附属首都儿童医学中心开展儿童生长发育专业、儿童营养专业、儿童皮肤疾病专业互联网诊疗首诊试点。
2026-01-31 23:34








