干细胞分化的预测因子

将成人干细胞在一种新型的基质上培养24小时后，密歇根大学的研究人员能够预测细胞如何分化，或者分化成哪种类型的组织。



他们的这项研究结果发布在8月1日的Nature  Methods上。分化是干细胞转变成其他类型细胞的过程，理解该机制对未来开发基于干细胞的再生疗法至关重要。"我们只需要1天就能预测干细胞的分化。"这项研究的第一作者，机械工程和生物医学工程助理教授Jianping  Fu表示。



Fu教授介绍说："通常情况下，要知道干细胞分化需要花费数星期甚至更长的时间。而我们的工作大大缩短了这个周期，将对药物筛选和再生医学的应用产生重要影响。我们的方法能够提供干细胞分化的早期预示，比如在新药作用下，干细胞将分化成哪种类型的细胞等。"



在这项研究，Fu和他的同事从力学角度对干细胞进行检测，他们在干细胞吸附的材料上施加了一个微小的力，并认为这个力与分化有关，但是还没有像化学因素那样进行广泛的研究。在这篇文章中，研究人员表示，干细胞培养材料的坚硬，事实上有助于检测细胞分化的类型。



这项研究证实，在调控分化方面力学因素和化学因素同样重要，而在力学方面，直到现在仍一直被干细胞生物学家所忽视。



研究人员制做了一种新型的干细胞基质(支架)，其硬度能够被调整而不需要改变化学组成，这是传统的干细胞生长基质所不能实现的。



工程人员使用人类间叶细胞的干细胞进行试验，这类细胞位于骨髓和其他的连接组织，比如脂肪中。当其在坚硬一点的支架上成长时，这类干细胞会分化成骨骼，在柔软一点的支架上则会分化形成脂肪。



研究人员根据底物的柔软度观察细胞分化，并在细胞培养过程中检测了细胞的牵引力，希望通过这种方式确定能否预测细胞的分化。使用荧光显微技术，研究人员检测了支架的弯曲度以确定牵引力的大小。



研究结果表明，如果干细胞确定分化为一种类型的细胞，相比于那些还未分化或分化为另一种类型的细胞，它们的牵引力将会更大。因此，牵引力的变化能作为细胞分化的早期预测因子。