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 【科研摘要】

許多作為組織發(fā)育、成熟和功能基礎(chǔ)的細(xì)胞反應(yīng)是由細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 的結(jié)構(gòu)和機(jī)械負(fù)荷引導(dǎo)的。由于機(jī)械刺激必須通過(guò) ECM 架構(gòu)傳輸，因此這兩個(gè)因素之間的協(xié)同作用很重要。然而，在體外重現(xiàn)這些物理微環(huán)境線(xiàn)索的協(xié)同作用仍然具有挑戰(zhàn)性。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，西安交通大學(xué)馬玉菲副教授/徐峰教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種 3D 磁驅(qū)動(dòng)膠原水凝膠平臺(tái)，可以對(duì) ECM 結(jié)構(gòu)和機(jī)械刺激進(jìn)行組合控制。通過(guò)該平臺(tái)，展示了這些因素如何協(xié)同促進(jìn) C2C12 成肌細(xì)胞的細(xì)胞排列并增強(qiáng)肌生成。這種促進(jìn)部分是由 Yes 相關(guān)蛋白的動(dòng)力學(xué)和細(xì)胞微管網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的。這個(gè)簡(jiǎn)單的平臺(tái)在調(diào)節(jié)細(xì)胞行為和命運(yùn)、在體外產(chǎn)生廣泛的工程生理學(xué)代表性微組織以及量化其功能背后的力學(xué)生物學(xué)方面具有廣闊的前景。相關(guān)論文以題為A 3D, Magnetically Actuated, Aligned Collagen Fiber Hydrogel Platform Recapitulates Physical Microenvironment of Myoblasts for Enhancing Myogenesis發(fā)表在《Small Methods》上。

【主圖導(dǎo)讀】

圖1 用于增強(qiáng)肌生成的 3D 磁驅(qū)動(dòng)膠原水凝膠平臺(tái)示意圖。

圖2 磁驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中膠原纖維的形態(tài)特征。

圖3 C2C12 成肌細(xì)胞在磁驅(qū)動(dòng) 3D 膠原水凝膠中的細(xì)胞行為。

圖4 通過(guò)磁驅(qū)動(dòng)的 3D 膠原水凝膠平臺(tái)進(jìn)行成肌細(xì)胞分化和肌管形成。

圖5 膠原纖維排列和機(jī)械刺激協(xié)同影響 YAP 表達(dá)和核定位。

圖6 膠原纖維排列和機(jī)械刺激協(xié)同影響微管形成。

【總結(jié)】

通過(guò)模仿 C2C12 成肌細(xì)胞的天然物理微環(huán)境，該平臺(tái)提供了一種靈活的方法來(lái)誘導(dǎo)肌生成和量化 ECM 結(jié)構(gòu)和機(jī)械刺激對(duì)細(xì)胞行為和命運(yùn)的影響。通過(guò)這種磁驅(qū)動(dòng) 3D 膠原水凝膠平臺(tái)施加的預(yù)變形和機(jī)械拉伸的協(xié)同效應(yīng)顯著增強(qiáng)了 C2C12 細(xì)胞增殖和排列、肌源性分化和肌管形成。這些協(xié)同效應(yīng)的途徑與 YAP 表達(dá)和微管機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。結(jié)果表明，3D 微環(huán)境中結(jié)構(gòu)和機(jī)械線(xiàn)索的組合控制可用于指導(dǎo)細(xì)胞行為和命運(yùn)，并在制備用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的具有生理代表性和功能性的微組織方面具有巨大潛力。