Biomaterials：机械力通过细胞骨架收缩性和YAP激活增强人间充质干细胞的成骨作用
2019-02-09 MedSci MedSci原创
人间充质干细胞（hMSCs）在治疗退行性骨病方面具有巨大潜力。已知细胞微环境中的机械信息在调节hMSCs的成骨（骨）分化中起重要作用。然而，由于hMSCs培养的复杂生物材料设计标准，hMSCs在常规二维（2D）单一培养物或生物工程三维（3D）组织构建体中的谱系定型的机械调节仍然不佳。在这项研究中，我们证明了新型细胞力学和力学生物学工具，声学镊子细胞计数（ATC），用于机械刺激hMSCs的可行性。
人间充质干细胞（hMSCs）在治疗退行性骨病方面具有巨大潜力。已知细胞微环境中的机械信息在调节hMSCs的成骨（骨）分化中起重要作用。然而，由于hMSCs培养的复杂生物材料设计标准，hMSCs在常规二维（2D）单一培养物或生物工程三维（3D）组织构建体中的谱系定型的机械调节仍然不佳。在这项研究中，我们证明了新型细胞力学和力学生物学工具，声学镊子细胞计数（ATC），用于机械刺激hMSCs的可行性。
ATC利用超声（US）脉冲来驱动功能化的脂质微泡（MB），其通过整联蛋白结合共价连接到hMSCs以向细胞施加力。无论细胞面积如何，ATC刺激均增加hMSsC的细胞骨架收缩性。此外，ATC应用在hMSCs成骨本身具有抑制性的培养条件下（例如，软细胞培养表面）挽救了hMSCs的成骨分化。ATC应用激活转录调节因子YAP以增强hMSCs成骨。我们的数据进一步显示F-肌动蛋白，肌球蛋白II和RhoA/ROCK信号传导在YAP活性的上游起作用，介导ATC刺激hMSCs成骨。
总之，该研究结果表明，ATC具有对细胞施加受控动态机械刺激的能力，为组织工程和再生医学应用中干细胞行为的机械调节提供了强大的工具。
原始出处：
Xufeng Xue, Xiaowei Hong, et al., Acoustic tweezing cytometry enhances osteogenesis of human mesenchymal stem cells through cytoskeletal contractility and YAP activation. Biomaterials. 2017 Jul; 134: 22–30.
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