细胞力学——新方法可预测干细胞分化过程

sunsong7

[转载]《自然—方法学》：新方法可预测干细胞分化过程 ; J: i5 e" Z6 _+ l
Friday, 20 August 2010 10:36 Chunyang Xiong     http://lab.sciencenet.cn/htmllab/20108416381395106.shtm ) s# l/ T6 D- y+ [" o1 y( b
5 e" N6 ?- t! r9 u. c! ]
美国密歇根大学研究人员近日通过在新型细胞基质上培养成体干细胞的实验，发现了一种可以预测干细胞是如何进行分化并形成何种组织的方法。研究成果刊登在8月1日的《自然—方法学》（Nature Method）上。
5 {5 Z2 h; w( k1 B干细胞转变为其他种类细胞的过程称为细胞分化。而要想发展以干细胞为基础的再生治疗技术，关键在于充分了解细胞分化。; h, @# F/ h0 w. e9 e; k) h+ z/ S
) P# g3 \* U5 m  }. j; `4 j
“我们首次证明了，在细胞分化起始阶段，我们就能预测细胞下一步的分化过程。”Jianping Fu说。Fu是密歇根大学机械工程与生物医学工程的助理教授，同时也是文章的第一作者。“通常情况下，要了解掌握干细胞分化的趋势，需要数周甚至更长的时间。我们的研究成果则可以加速这一过程，这在药物筛查和再生医学方面有很大的应用前景。采用我们的方法，可以较早预测干细胞的分化，以及其在新药治疗中将转变成何种细胞类型。”
- O% b& _' _/ p  D- d4 { $ ^2 T3 _3 t7 p7 f( o
在这项研究中，Fu和他的同事发现，干细胞对它们附着的基质会施加一定的力。这种力很有可能与细胞分化有关，但对其的研究还不及对化学触发的研究那么广泛。研究人员在文章中说，培养干细胞所用基质的刚性确实有助于测定干细胞会转变成何种类型。" E& O) l5 e  X; R& u- w
% q9 a$ g. S- O% J) N% \
“经过研究，我们可以肯定地说，和化学因素一样，力学因素在控制细胞分化方面起着同样重要的作用”，Fu说，“而在这以前，干细胞生物学家在很大程度上忽略了这种力学因素”。
5 R# N& M7 M( L! V- l) ~3 z8 W( R" v
* K* ?- e$ ?, i3 W9 L研究人员构建了一种新型的干细胞基质（支架），其刚性可调节，而无需改变其化学成分，传统的干细胞生长基质则无法做到这点。这种新型的基质支架看起来像是一种微型地毯，上面布满了类似于头发的突起物——“微柱”，由聚二甲基硅氧烷这种弹性聚合物制成，而聚二甲基硅氧烷是橡皮黏土的重要成分，Fu说。研究人员可以通过调节微柱的高度来调节这种基质的硬度。) P& J5 ~4 X( f# X

' ^7 M2 D+ g. \3 ~+ k# y* C工程师在实验中对骨髓和其他连接组织（比如脂肪）进行提取，得到人体间叶细胞组成的干细胞。干细胞在坚硬的基质中生长，最后分化转变成了骨细胞，而在较软的基质中生长，则分化转变成了脂肪。当研究人员通过这种基质的力学性能观察到了细胞分化之后，他们决定在整个细胞培养过程对细胞的这种附着力进行跟踪测定，看是否能预测到这些细胞的分化。, r) e9 N4 A4 L
2 \2 m# C; L8 r7 |) {
研究人员使用荧光显微镜测量微柱的弯曲程度，从而对细胞这种附着力进行定量分析。“我们的研究表明，如果干细胞要进行分化，那么它们的附着力会比那些没有分化的干细胞要大许多，而干细胞分化成不同类型的细胞，其附着力也会有很大差异。”Fu表示，“我们证明了，可以通过观察这种附着力的变化来提早预测干细胞分化。”
! n4 u5 D- v# `* O& B4 I+ K6 |; G: ] . L& C7 {+ s, f
制成这种新基质的成型工艺成本很低，研究人员也表示，任何对此有兴趣的科研人员都可以获得这种成型工艺。“我们觉得，这种工艺为整个科研领域提供了一种新的、切实可行的方法。”Fu表示。（科学网 张笑/编译）
" }! G2 S& y0 Z+ t相关仪器及方法：NSR2005i9步进式投影曝光装置  Prometrix P-10表面轮廓仪  6320FV扫描电镜  Samdri-PVT-3D临界点干燥仪  XL20扫描电镜  ABI 7300实时PCR系统  Axiovert 200M倒置显微镜  新型干细胞基质（支架）
* j  F, T# L: ~- T
( p2 r: {; k. c' s完成人：克里斯托弗·陈课题组
$ P4 ]/ b! F$ F# F5 H' P( ?实验室：美国宾夕法尼亚大学生物工程系 密歇根大学生物工程系与机械工程系 台湾成功大学医学院骨关节研究中心
/ `% y, A) Z  z / p$ \: ~/ y  T" W

3 L. }  Z+ V- b. ?/ [
) s, s5 L7 _4 J8 _( x7 O$ L' U9 G4 d

sunsong7

相关阅读
/ a  m# b2 @. Q) N+ n) p《自然》“柔性键”帮助血液凝固(‘Flex-bonds’ aid blood clots)
$ E2 |' j. y: u/ r: P2 HFriday, 20 August 2010 10:26 Chunyang Xiong    A mechanically stabilized receptor–ligand flex-bond important in the vasculature
: b9 ^- g- H9 r6 F“von Willebrand因子”与血小板表面上“糖蛋白Ib a”的结合调控血小板的交联，是血液凝固中的一个重要因素。利用将一个受体与其配体在单个分子中联系起来以测定结合和断开过程的一种新方法，Kim等人识别出一个以前没有被识别处的键行为类型。
1 m1 e0 l: u8 u1 G1 o- Y& ]  M* q“受体-配体”键存在于两种截然不同的状态：一种是所谓的“轻力”(low force)状态，另一种是更为稳定的状态——该状态是当施加张力时出现的，使该键相对于所施加的力保持稳定。这种“柔性键”行为——它涉及两组“滑动键”（键寿命随负载增加而缩短）而不是“逆锁键”（键寿命随所施加的力增加）之间的切换——的发现，对于了解与“von Willebrand因子”结合在一起的血小板何以能够抵抗外力、对于血流的增加何以会激发血小板栓子的形成都有意义。（Letter p. 992）
) m  z: X( f( d$ l4 ?7 S9 Z$ d  K5 P% J6 p9 H& X- B* P
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/8/236360.shtm
' S0 A( y2 d9 ~9 b- {, Ihttp://www.nature.com/nature/jou ... bs/nature09295.html
; W) f! K7 r1 ?. ^0 v4 |
9 H% _/ K- v; q; J( s6 I, ^A mechanically stabilized receptor–ligand flex-bond important in the vasculature& P) g$ d$ x/ _6 J2 _
Jongseong Kim, Cheng-Zhong Zhang, Xiaohui Zhang & Timothy A. Springer) n6 O$ V3 ~1 ]+ g7 @+ R' {3 i8 |
Nature, 466, Pages: 992–995 Date published: (19 August 2010) DOI: doi:10.1038/nature09295. q, D) Z! I$ Y! k
2 y7 D! g( ]: i5 B
Haemostasis in the arteriolar circulation mediated by von Willebrand factor (VWF) binding to platelets is an example of an adhesive interaction that must withstand strong hydrodynamic forces acting on cells. VWF is a concatenated, multifunctional protein that has binding sites for platelets as well as subendothelial collagen1, 2. Binding of the A1 domain in VWF to the glycoprotein Ib α subunit (GPIbα) on the surface of platelets mediates crosslinking of platelets to one another and the formation of a platelet plug for arterioles3, 4. The importance of VWF is illustrated by its mutation in von Willebrand disease, a bleeding diathesis1. Here, we describe a novel mechanochemical specialization of the A1–GPIbα bond for force-resistance. We have developed a method that enables, for the first time, repeated measurements of the binding and unbinding of a receptor and ligand in a single molecule (ReaLiSM). We demonstrate two states of the receptor–ligand bond, that is, a flex-bond. One state is seen at low force; a second state begins to engage at 10 pN with a ~20-fold longer lifetime and greater force resistance. The lifetimes of the two states, how force exponentiates lifetime, and the kinetics of switching between the two states are all measured. For the first time, single-molecule measurements on this system are in agreement with bulk phase measurements. The results have important implications not only for how platelets bound to VWF are able to resist force to plug arterioles, but also how increased flow activates platelet plug formation.
* @0 g9 d! K: G- ]( t
* F3 b$ Z5 H* _$ kLast Updated on Friday, 20 August 2010 10:31  

sunsong7

《The Scientist》封面报道 汪宁 干细胞领域乘风破浪 : |- O$ I& q7 W4 l7 v
Friday, 16 July 2010 22:57 Chunyang Xiong    http://www.ebiotrade.com/newsf/2009-12/2009122174147809.htm
* v! a0 V) R2 e' W+ q/ K" x, ?" u8 c4 d/ }( m' f; I. C& i
摘要： 生物通报道，最新一期的The Scientist发表了一篇关于干细胞新领域的评述性文章Full Speed Ahead，这个新领域的研究领导者是一名华裔科学家，汪宁教授，他首次发现干细胞的一个独特的性能，机械力信号可刺激干细胞的分化与发育，甚至可能影响基因的表达情况。
  t% Z7 L4 R$ v2 p5 j
/ v1 k! `- K1 Z! }- `+ o  @生物通报道，最新一期的The Scientist发表了一篇关于干细胞新领域的评述性文章Full Speed Ahead，这个新领域的研究领导者是一名华裔科学家，汪宁教授，他首次发现干细胞的一个独特的性能，机械力信号可刺激干细胞的分化与发育，甚至可能影响基因的表达情况。& ~; c4 [3 P- R! z, V" j6 l3 A

4 ?- V5 v6 S( \: F$ iThe Scientist这篇评述性的文章首次全面细致的报道了汪宁团队的研究成果。
7 L0 x, d# D5 \- y
9 s1 ^" d4 w+ z  p! N  M据汪宁教授介绍，机械力信号的研究让人十分吃惊，在研究过程中，他们发现，机械力信号传导速度比预想的快很多，达到了30米/秒，比常规的家庭用快艇要快，只比神经传导速度慢一点。相比之下，化学信号的传递速度慢很多，仅为2微米/秒。
! t; b+ e- M( V$ b
6 s. [7 O2 |7 O据汪宁教授介绍，在细胞活动中，若对比研究我们会发现，机械力信号比化学信号的传导速度快40倍，一些低分辨率的技术甚至无法捕捉到这一信号的传导过程。
9 T/ F. `$ D% r* i# ~, Y+ E, N
( g1 F0 o4 l' U0 z8 V' e加州大学生物医学工程学专家Mohammad Mofrad评论道：长期以来，生物学家都忽略了机械力对生物活动的相关作用，随着科技的进步，生物机械力的研究越来越被人接受，它对生命体的发育、细胞、组织甚至是疾病的影响开始受到人们的关注。
* S7 U: Z, o( C/ M: u  v; }

sunsong7

  w7 Y& O' r- X! ]  H8 M. p2 n8 I
- b1 C' f' K6 e. B/ X; C) O伊利诺大学香槟分校机械科学与工程学院，细胞与生物发育学院，印第安纳大学-普渡大学生物医学工程学院的科学家在生物物理交叉学方面取得新的研究进展，相关成果发表在最新的《Nature Materials》在线版上。
# I0 U. O3 V9 |/ a# j# c+ \2 p& O7 A5 Z8 Z5 o2 i
生物通报道，伊利诺大学香槟分校机械科学与工程学院，细胞与生物发育学院，印第安纳大学-普渡大学生物医学工程学院的科学家在生物物理交叉学方面取得新的研究进展，相关成果发表在最新的《Nature Materials》在线版上。
- j1 c4 ?% L7 u/ A4 w& G% z  b' f! k$ x+ `
文章通讯作者是伊利诺大学的华人科学家汪宁教授，早年毕业于华中科技大学，90年代赴美，在哈佛大学获得生理学博士学位。其后留任哈佛大学，2006年赴任伊利诺大学任教。他所在实验室主要从事细胞力学，机械生物学，干细胞生物学，分子机械医学等方面的研究。第一作者是汪宁教授的博士生Farhan Chowdhury（3年级）。( ~4 x1 V7 b- P; Q* Z! k

/ r/ z0 B7 @+ @9 C( X* |6 P在这篇最新的文章中，汪宁教授研究小组发现，胚胎干细胞有一个独特固有的性能-即细胞软性质(Cell softness)-这个性能决定了为什么很小的机械力能够促进胚胎干细胞的伸展与分化。
/ ^9 u/ |4 X. Y# O9 t
0 J. `" ?; M& i, o" a课题组将直径4微米的磁珠置于活的胚胎干细胞表面，然后施加一个微小的震荡磁场，使磁珠在磁场中来回震荡。通过精确测量磁场以及磁珠震荡的距离，可以计算出对细胞施加的机械力以及细胞软性质。- g; Y: ^3 A8 h% F: _9 L

- e6 n3 ^3 a3 @: e: w5 P0 x& U研究发现，机械力的周期性非常重要，它能够刺激细胞内部的力的产生，如肌球蛋白周期性运动。研究人员发现小鼠的胚胎干细胞相比其分化为其他类型的细胞要更柔软，对局部周期性的力更敏感。此外，研究人员利用这种周期性的力对人类的肌肉细胞进行研究，得到类似的结果。* ]0 ?8 C% j5 s0 k0 s
3 _; o. h7 S% w1 x0 d
研究还发现一个很小的局部力能够改变单个胚胎干细胞Oct3/4基因的表达，也许其他基因的表达也可以被改变。* I/ {! B8 E: q) ]/ P9 a
2 L  u6 e: S$ o4 ?. o
这个新颖的课题可能弥补拟补化学刺激方法的某些不足：例如无法调节单个细胞的基因表达。
4 J1 K/ n& ]) L3 t9 O
' }6 H% z' [- M% |. a
- u# |8 l: J8 ^

sunsong7

Nature Materials
' }5 b9 ^$ H; `( d
3 v* k  ]% O; i. A' B9 DPublished online: 18 October 2009 | doi:10.1038/nmat2563, d8 Z) r6 S7 D; i

  T5 F. H8 _  I: FMaterial properties of the cell dictate stress-induced spreading and differentiation in embryonic stem cells
. e0 X+ s1 ?  l4 P# R7 \# i- q/ D! i% R& l0 S6 a) l/ |4 L1 R
Farhan Chowdhury1, Sungsoo Na1,2,5, Dong Li3,5, Yeh-Chuin Poh1, Tetsuya S. Tanaka4, Fei Wang3 & Ning Wang12 B$ H$ D) t# j4 V/ x. y5 p8 H
) t+ _+ e$ I% A6 l8 s' C+ k7 Y9 F
【Abstract】/ o% D6 B+ O8 }1 j5 }+ t

1 x' S# D6 y( `2 k& k( v: y. ~4 NGrowing evidence suggests that physical microenvironments and mechanical stresses, in addition to soluble factors, help direct mesenchymal-stem-cell fate. However, biological responses to a local force in embryonic stem cells remain elusive. Here we show that a local cyclic stress through focal adhesions induced spreading in mouse embryonic stem cells but not in mouse embryonic stem-cell-differentiated cells, which were ten times stiffer. This response was dictated by the cell material property (cell softness), suggesting that a threshold cell deformation is the key setpoint for triggering spreading responses. Traction quantification and pharmacological or shRNA intervention revealed that myosin II contractility, F-actin, Src or cdc42 were essential in the spreading response. The applied stress led to oct3/4 gene downregulation in mES cells. Our findings demonstrate that cell softness dictates cellular sensitivity to force, suggesting that local small forces might have far more important roles in early development of soft embryos than previously appreciated.1 \) A0 `2 q9 \, p9 s: H
1 V9 E3 R, i# X$ O. |- o/ O: e  H

sunsong7

邓林红教授继Nature文章后再次解析细胞力学研究
1 t8 I; G( l9 ?- OSunday, 31 October 2010 10:06 Chunyang Xiong    [http://www.ebiotrade.com/newsf/2010-9/201093171903400.htm]) O$ ~& t, [3 ^+ X

3 x9 k3 N7 K% H, Q/ F% j摘要： 重庆大学生物工程学院邓林红教授实验室与美国哈佛大学合作实验室在国际著名开放读取综合学术杂志Plos One上发表论文，揭示机械拉伸引发细胞流态化响应的内在机制。
- I2 O  `5 ?6 U( m6 K0 u* _
$ h0 C: ?$ V' M0 n9 @) Z近日，重庆大学生物工程学院邓林红教授实验室与美国哈佛大学合作实验室在国际著名开放读取综合学术杂志Plos One上发表论文，揭示机械拉伸引发细胞流态化响应的内在机制。
; |" K% Z  L+ x2 e
' z  J, b' G4 y% m$ T/ ?该合作研究是邓林红教授于与哈佛大学合作者继2007年在Nature上发表有关机械拉伸引起细胞流态化响应论文后的进一步深化（Universal physical responses to stretch in the living cell”——Nature 447:592-595, 31 May, 2007）。2007年发表在Nature上的论文首次提出了活细胞在收到短暂机械牵张之后会迅速软化并向流体状态转化，随后又逐渐恢复到拉伸前的状态。这一现象在各种细胞和生化环境下都有普遍性，因此对于理解细胞的物理行为和相关生理病理现象具有十分重要的意义。但该重要现象的内在机制仍然没有得到完全的揭示。/ }& C3 O# e" ?5 M* ~8 B3 A( a% r
+ N, h0 W1 D) D7 J  `
2008年10月，邓林红教授的博士研究生陈诚作为重庆大学和美国哈佛大学联合培养的博士研究生，被派往哈佛大学，在美方共同导师Fredberg教授的实验室继续有关细胞在机械拉伸后发生流态化及其内在机制的研究。经过近两年的努力，陈诚在中美双方导师的共同指导和和其他合作者的通力协作下，利用细胞牵张力显微测量技术，磁微粒扭转细胞流变测量技术等细胞力学领域先进技术动态观测了人体膀胱平滑肌细胞在受到短暂的机械牵张后，其细胞硬度、细胞牵张力、以及细胞骨架形态的变化。. S( D! M0 R) X+ J0 k' V
: J3 t) m0 |. v! x1 O% d, Y
实验结果表明，膀胱平滑肌细胞在受到短暂牵张之后迅速“液化”，然后缓慢的“再固化”，逐渐恢复到拉伸前的状态。更为重要的是，由于短暂拉伸持续的时间非常短，细胞发生的所有物理相应过程并不是通过细胞内部的生物化学信号通路调控的，而是通过细胞骨架的纤维型肌动蛋白（F-actin）的迅速分解和缓慢再重组来实现和调控的。% I, S) ?$ c& l# h6 P0 o0 j
( m4 f' N3 C9 x; o" H8 _( S, ~+ P
Plos One发表的这篇论文，不仅采用人体内另一种同样收到机械牵张力的影响的膀胱平滑肌细胞进一步证实了细胞在受到短暂拉伸后迅速发生流态化与缓慢恢复的普遍性，并且找出首次观测到了F-actin在其中扮演的关键作用，至少部分地，如果不是完全的话，揭示了这个现象的内在物理调控机制。
* c# y/ ?0 Z* f7 I3 \$ B, ?. v' D# R+ z7 G9 `( G( P
随着现代细胞生物学和细胞动力学的共同发展，机械力和物理环境如何对细胞结构和功能发生影响并决定许多重大生命活动过程的谜团正在被逐步打开。因此，在对细胞进行传统的生物分析和化学分析的同时，系统地研究细胞的物理环境和受力情况以及相应的细胞行为规律，将对更准确、更深入地理解细胞的运作机制、为细胞生理学和病理学的研究提供新的启发和思路。( b; S* ?: M9 v: @1 A" W' d
/ q; I8 a: [6 x5 s+ z; ~, A
原文检索：PLoS ONE 5(8): e12035. doi:10.1371/journal.pone.0012035
# R- T$ R% R3 o+ c- O+ T# j! p- x4 w: |$ T  T
在线链接：http://www.plosone.org/article/i ... ournal.pone.0012035
* G4 C* R: R: d; D, \2 Z" o7 d6 p, m. z4 Z6 w3 L2 ^$ E
Fluidization and Resolidification of the Human Bladder Smooth Muscle Cell in Response to Transient Stretch6 i1 }" G& A# {/ O! t

# n7 o% V' ?/ `! BCheng Chen1,2#, Ramaswamy Krishnan2#, Enhua Zhou2, Aruna Ramachandran3, Dhananjay Tambe2, Kavitha Rajendran2, Rosalyn M. Adam3, Linhong Deng1,2*, Jeffrey J. Fredberg2, d* G$ W* f" [

; N$ u* U. R. p4 D0 v9 X! k1 p" f1 Key Laboratory of Biorheological Science and Technology, Ministry of Education, Bioengineering College, Chongqing University, Chongqing, China, 2 Program in Molecular and Integrative Physiological Sciences, Department of Environmental Health, Harvard School of Public Health, Boston, Massachusetts, United States of America, 3 Urological Diseases Research Center, Department of Urology, Children's Hospital Boston and Department of Surgery, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts, United States of America
' t6 ]9 h. m& f: A" q/ |: R6 Q+ u) g$ B0 `/ \5 ?2 L& a
Abstract
3 H0 s4 U. Y4 p" pBackground：Cells resident in certain hollow organs are subjected routinely to large transient stretches, including every adherent cell resident in lungs, heart, great vessels, gut, and bladder. We have shown recently that in response to a transient stretch the adherent eukaryotic cell promptly fluidizes and then gradually resolidifies, but mechanism is not yet understood.# {+ @, L# T% O& ~# E7 w$ E
Principal Findings：In the isolated human bladder smooth muscle cell, here we applied a 10% transient stretch while measuring cell traction forces, elastic modulus, F-actin imaging and the F-actin/G-actin ratio. Immediately after a transient stretch, F-actin levels and cell stiffness were lower by about 50%, and traction forces were lower by about 70%, both indicative of prompt fluidization. Within 5min, F-actin levels recovered completely, cell stiffness recovered by about 90%, and traction forces recovered by about 60%, all indicative of resolidification. The extent of the fluidization response was uninfluenced by a variety of signaling inhibitors, and, surprisingly, was localized to the unstretch phase of the stretch-unstretch maneuver in a manner suggestive of cytoskeletal catch bonds. When we applied an “unstretch-restretch” (transient compression), rather than a “stretch-unstretch” (transient stretch), the cell did not fluidize and the actin network did not depolymerize.
5 l! I: t" ^) {! s9 I1 ^0 j0 M) cConclusions：Taken together, these results implicate extremely rapid actin disassembly in the fluidization response, and slow actin reassembly in the resolidification response. In the bladder smooth muscle cell, the fluidization response to transient stretch occurs not through signaling pathways, but rather through release of increased tensile forces that drive acute disassociation of actin.
/ s$ p$ I0 w: j; ^* F% S, y: d

sunsong7

PLoS ONE：降低基质与细胞的机械力可使干细胞保持在多能状态 ( ]; t! h$ u2 ^  O. M# O
Monday, 27 December 2010 22:28 Chunyang Xiong    http://www.bioon.com/biology/cell/468431.shtml& i% K; \" Q' V% z
4 L, l2 M( }+ x+ y
近日伊利诺大学的研究人员发现了一种新方法可使干细胞长期维持在中间状态。研究论文发表在 PLoS One杂志上。在论文中研究人员称他们利用一种软凝胶培养小鼠胚胎干细胞(mESCs)可使细胞长期维持在多能状态。并且无需加入昂贵的生长因子，这种软基质能在很长一段时间内维持同质克隆的生长。
) r0 q* H8 u% d6 _( P
( ^" i& @& p; k) \. n+ h“这一技术在未来的再生医学中有着巨大的应用前景，”研究的共同负责人、医学科学和工程学教授王宁（音译，Ning Wang）说：“这是一个鼓舞人心的结果。我们的研究结果表明我们朝着揭示干细胞的基本生物学迈出了重要的一步。”7 v* J* [  f$ e9 Q; M( Y. o1 q: @
, m* ^2 t/ R+ i6 X' }0 P2 z6 [
在干细胞研究中将mESC维持在均一的多能状态是一件非常困难的事情。多能干细胞可自发地分化，转变为专门化的组织类型例如皮肤或肌肉。长期以来研究人员都是利用生长因子来维持mESCs的状态不变，但是即便如此不久之后培养细胞还是会进入不同的分化阶段，呈现不同的基因表达和形态。样品的多样性使得研究人员很难开展实验诱导干细胞培养生成特定类型的组织。7 M. g. l2 d$ Z9 Z
# ]) `7 y0 f7 e
“我们的目标就是使同质的未分化细胞朝着我们感兴趣的组织分化，并且一直使这些细胞保持同质性，”伊利诺大学基因组生物学研究所的动物科学教授Tanaka说：“只有如此，才能生成特定的细胞类型，并最终实现多能干细胞的临床应用。”. |5 @. X, l8 o8 E6 U2 A/ h  E! w
* f/ S( r$ t5 y% d0 q2 `
在新研究中研究人员发现多能mESCs更倾向于粘附在一起形成圆形克隆，而克隆边缘与坚硬的培养皿接触的细胞则相对分化地更快一些。基于此现象，研究人员决定将研究方向集中到mESC的机械学而非化学研究上。进而研究人员发现相对于成熟的细胞干细胞要柔软10倍，于是研究人员开始质疑是否是培养皿和细胞间的机械力刺激了细胞分化。在早期的研究中王宁和Tanaka证实即使是很小的机械力也可直接影响细胞的分化。那么是否可以利用机械学来抑制干细胞分化呢？研究人员大胆地提出了假设。
5 _# Z) i5 ?( C3 T7 I$ d
7 ^$ o/ W. n8 V! ?  N8 @& z& \研究小组将培养的mESCs细胞分成三个处理组进行平行试验：第一组mESCs细胞的用常规的加入生长因子的培养基培养；研究人员将第二组细胞接种在与细胞同样硬度的软胶上培养，并加入生长因子；第三组的细胞同样在软胶上培养，但却没有加入生长因子。研究人员发现在软凝胶上培养的细胞表现出更强的同质性和多能性。甚至在缺乏因子因子的条件下，培养三个月，传代20次后仍是如此。& k- A7 X& H1 @4 g

, o: j6 \; O# W0 ?) r/ e+ `“世界上的事物都有两面性。我们在发现机械力可以诱导干细胞分化后反其道行之，证实降低基质与细胞的机械力可使细胞保持在多能状态，”王宁说：“我们的研究证实机械环境具有与化学生长因子一样重要的作用。在体内，细胞只在一段短时间内分泌生长因子。而另一方面，机械力则一直在影响着每个细胞。”$ Q" k8 }5 S$ G" N0 T. P$ }$ E

3 R2 Q- J4 z1 T" y' k$ u在接下来的试验中，研究人员想尝试用诱导多能干细胞(iPSCs)来进一步验证他们的软基质培养方法“我们将尝试将小鼠iPSCs接种到同样的软基质中培养，看看是否能够获得同质的干细胞培养物。这一实验如果能取得成功，其产生的影响将无疑是巨大的，”Tanaka说。（生物谷Bioon.com）  Q+ h0 T+ x7 `( W; X  \4 n5 X2 u! ?

jhu132llh

好，极好资料
0 r% y' r' n& C辛苦整理了

end90427

請問大大
; S  n! O0 J; T2 G1 B您所說的圓形克隆- l9 g0 B. ~) C
指的是spheroid formation嗎?
, L. Q" n7 h. [' G: E0 n- J

end90427

請問大大+ P0 T" X; b+ O$ i+ |3 l+ ^
您所說的圓形克隆
: L8 j( {; o+ C3 H8 P/ y指的是spheroid formation嗎?
% S0 `- k% u2 H( D0 A7 U* |