产生的力是刺激细胞的重要细胞外机械线索2024-01-03 09:05:56
Michielin等在对hPSC响应细胞外机械信号分泌蛋白质影响从内胚层到肝脏谱系的进展时发现,微流控环境中的微流体刺激或暴露于外源性ECM的刺激使得LPC快速扩增数代并进一步分化成功能性肝细胞,显示出形成肝脏类器官的巨大潜力。综上,随着生物工程技术的不断进步,微流控装置作为一种新型主动机械刺激装置在控制和研究细胞机械刺激(尤其是流体应力)对于肝脏类器官生长方面有着重要的作用。近年来ECM力学在肝脏类器官形成中的作用也成为类器官机械微环境的研究焦点之一。作为结构支架和生化-机械信号的传送器,ECM能够调节从单细胞事件到复杂事件的广泛生物学过程,产生的力是刺激细胞的重要细胞外机械线索,并且对类器官的形成速率和增殖能力有显著影响。层粘连蛋白是ECM中重要且拥有生物活性的部分,研究发现,加有层粘连蛋白511/521的基质上分化的肝细胞特异性标志物表达增多,且白蛋白分泌增多,体现ECM在类器官形成中的作用。
刚度是ECM力学最重要的外在表现。人体中不同的组织和器官具有其独特的刚度,脂肪和大脑的刚度在500~1000Pa,而骨的刚度高达2~4 GPa。模拟ECM力学的生物材料(如水凝胶)进行3D细胞培养,已成功地用于培养来自患者和小鼠的原代细胞分化的类器官。Gjorevski等发现,具有较高刚度的黏附肽-聚乙二醇水凝胶通过Yes相关蛋白促进肠类器官的形成;Ng等使用合成的酶交联水凝胶模拟肿瘤生长微环境,结果发现较高基质硬度与缺氧的化学环境共同作用结直肠癌患者来源类器官生长和代谢;Zhang等则发现螺旋聚异腈多肽水凝胶促进乳腺类器官的形成;模拟胰腺癌微环境中水凝胶硬度的增加,使得胰腺类器官感应机械信号并表达致瘤基因;将类器官置于具有不同刚度(1和60kPa)的聚丙烯酰胺水凝胶中发现较软硬度促进肾类器官的生长和分化。
出自《机械力在肝脏类器官形成中的调控作用》作者王宁,吕文良.
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