將成人干細(xì)胞在一種新型的基質(zhì)上培養(yǎng)24小時(shí)后，密歇根大學(xué)的研究人員能夠預(yù)測(cè)細(xì)胞如何分化，或者分化成哪種類(lèi)型的組織。他們的這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)布在8月1日的Nature Methods上。分化是干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成其他類(lèi)型細(xì)胞的過(guò)程，理解該機(jī)制對(duì)未來(lái)開(kāi)發(fā)基于干細(xì)胞的再生療法關(guān)重要。"我們只需要1天就能預(yù)測(cè)干細(xì)胞的分化。"這項(xiàng)研究的*作者，機(jī)械工程和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授Jianping Fu表示。

在這項(xiàng)研究，F(xiàn)u和他的同事從力學(xué)角度對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，他們?cè)诟杉?xì)胞吸附的材料上施加了一個(gè)微小的力，并認(rèn)為這個(gè)力與分化有關(guān)，但是還沒(méi)有像化學(xué)因素那樣進(jìn)行廣泛的研究。在這篇文章中，研究人員表示，干細(xì)胞培養(yǎng)材料的堅(jiān)硬，事實(shí)上有助于檢測(cè)細(xì)胞分化的類(lèi)型。Fu教授介紹說(shuō)："通常情況下，要知道干細(xì)胞分化需要花費(fèi)數(shù)星期甚更長(zhǎng)的時(shí)間。而我們的工作大大縮短了這個(gè)周期，將對(duì)藥物篩選和再生醫(yī)學(xué)的應(yīng)用產(chǎn)生重要影響。我們的方法能夠提供干細(xì)胞分化的早期預(yù)示，比如在新藥作用下，干細(xì)胞將分化成哪種類(lèi)型的細(xì)胞等。"

研究人員制做了一種新型的干細(xì)胞基質(zhì)（支架），其硬度能夠被調(diào)整而不需要改變化學(xué)組成，這是傳統(tǒng)的干細(xì)胞生長(zhǎng)基質(zhì)所不能實(shí)現(xiàn)的。工程人員使用人類(lèi)間葉細(xì)胞的干細(xì)胞進(jìn)行試驗(yàn)，這類(lèi)細(xì)胞位于骨髓和其他的連接組織，比如脂肪中。當(dāng)其在堅(jiān)硬一點(diǎn)的支架上成長(zhǎng)時(shí)，這類(lèi)干細(xì)胞會(huì)分化成骨骼，在柔軟一點(diǎn)的支架上則會(huì)分化形成脂肪。

研究人員根據(jù)底物的柔軟度觀察細(xì)胞分化，并在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中檢測(cè)了細(xì)胞的牽引力，希望通過(guò)這種方式確定能否預(yù)測(cè)細(xì)胞的分化。使用熒光顯微技術(shù)，研究人員檢測(cè)了支架的彎曲度以確定牽引力的大小。研究結(jié)果表明，如果干細(xì)胞確定分化為一種類(lèi)型的細(xì)胞，相比于那些還未分化或分化為另一種類(lèi)型的細(xì)胞，它們的牽引力將會(huì)更大。因此，牽引力的變化能作為細(xì)胞分化的早期預(yù)測(cè)因子。

這項(xiàng)研究證實(shí)，在調(diào)控分化方面力學(xué)因素和化學(xué)因素同樣重要，而在力學(xué)方面，直到現(xiàn)在仍一直被干細(xì)胞生物學(xué)家所忽視。