華人學者解析如何調控干細胞命運

　　最近，研究人員通過用光學鑷子擠壓附著于人類干細胞外部的一個微珠，發現了機械力如何引發細胞中的一個關鍵信號通路。延伸閱讀：中美學者PNAS：利用細胞力學獲得干細胞。

　　根據伊利諾伊大學香檳分校、加州大學圣地亞哥分校生物工程師王英曉（音譯，Yingxiao Wang）帶領的一項研究表明，擠壓有助于釋放細胞內儲存的鈣離子，并打開細胞膜上的通道，允許離子流入細胞。

　　研究人員知道，對干細胞施加機械力，對于細胞產生各種組織（從骨骼到血液）起著重要的作用。但是直到現在，這些力量如何轉化為促使干細胞構建新組織的信號，仍不明確。

　　這些研究結果發表在最近的《eLife》雜志，可幫助科學家了解關于“干細胞分化背后的作用機制”的更多信息。這些結果也可以引導研究人員在實驗室中重現這些機制，以誘導干細胞分化成可用于移植和其他療法的組織。

　　王博士解釋說：“干細胞周圍的力學環境有助于控制干細胞的命運。硬組織（例如下頜）周圍的細胞，給它們施加更高的張力，并且它們可以促進硬組織（例如骨骼）的產生。”

　　另一方面，存在于硬度較小的組織環境中的干細胞，可能會產生較軟的材料，如脂肪組織。

　　王博士及其同事想了解關于“這些環境力量如何被轉化為干細胞用以分化成更特化細胞和組織的信號”的更多信息。在他們的實驗中，他們對人骨髓間充質干細胞（存在于骨髓中的干細胞的類型，可轉化為骨骼、軟骨和脂肪）施加作用力。

　　工程師們使用高度聚焦的激光束來捕獲和操縱附著于干細胞細胞膜上的一個微珠，從而產生了一種光學“鑷子”，施力于微珠。鑷子施加的擠壓非常小——大約200皮牛頓力。當細胞外沒有鈣離子循環時，這種力量有助于細胞內一個稱為內質網的結構上釋放鈣離子。釋放是借助于細胞的內結構蛋白（稱為細胞骨架）連同收縮蛋白機器（稱為肌動球蛋白）。研究人員指出，當機械力觸發鈣離子從細胞外環境進入細胞內時，只有細胞骨架參與。

　　Wang說：“鈣離子可幫助傳遞一些重要的細胞信號。它們經常觸發細胞內的一個分子級聯反應，并可以發送信號到細胞核內，從而打開或關閉基因表達。”

　　這種類型的信號可能是“作用于干細胞的機械力”與“干細胞轉化為其他細胞類型”之間的一個聯系。他的研究小組計劃在各種細胞類型中研究機械力對其他信號通路的影響，以了解關于“如何調節細胞命運”的更多信息。