近期，國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞生理學(xué)期刊》（Journal of Cellular Physiology）在線發(fā)表了中科院上海生命科學(xué)研究院/上海交大醫(yī)學(xué)院健康所、中科院干細(xì)胞生物學(xué)重點實驗室戴尅戎院士研究組的研究成果Continuous Cyclic Mechanical Tension Inhibited Runx2 Expression in Mesenchymal Stem Cells through RhoA-ERK1/2 Pathway。本項研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)施加周期性拉應(yīng)力對于間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化有明顯的抑制作用，同時首次揭示這一抑制過程則是通過RhoA-ERK1/2-Runx2通路介導(dǎo)。

 

間充質(zhì)干細(xì)胞（Mesenchymal Stem Cells，MSCs）具有多向分化的潛能，即在特定的誘導(dǎo)條件下可分化為骨、軟骨、脂肪、肌腱、肌肉以及骨髓基質(zhì)等多種組織細(xì)胞，在臨床治療以及組織工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，探究MSCs分化的調(diào)控機(jī)制成為該領(lǐng)域研究的焦點。力學(xué)刺激作為一種物理性的刺激形式，是細(xì)胞微環(huán)境中細(xì)胞命運調(diào)控的重要因素，也成為研究MSCs分化調(diào)控機(jī)制的重要手段，而關(guān)注力學(xué)刺激如何調(diào)控MSCs向骨方向分化方面的研究，對進(jìn)一步揭示細(xì)胞微環(huán)境對MSCs命運調(diào)控機(jī)制的研究將提供有價值的理論依據(jù)，也為MSCs的臨床治療與組織工程奠定基礎(chǔ)。

 

戴尅戎院士課題組的石玉博士研究生等科研人員應(yīng)用國際上先進(jìn)的細(xì)胞力學(xué)刺激儀器（Flexcell 4000+系統(tǒng)），對MSCs進(jìn)行連續(xù)周期性拉應(yīng)力刺激（Continuous Cyclic Mechanical Tension，CCMT），結(jié)果發(fā)現(xiàn)：MSCs向成骨分化的主要標(biāo)記包括核心結(jié)合因子（Runt-related 2，Runx2）、骨橋蛋白（osteopontin，OPN）、堿性磷酸酶（Alkaline phosphatase，ALP）、1型膠原(Collagen Type 1，COL-1)等表達(dá)明顯降低，且這種連續(xù)周期性拉應(yīng)力可抑制一類重要的小GTP結(jié)合蛋白——RhoA的活化，外源性地激活RhoA可以解除力學(xué)刺激對成骨分化的抑制作用。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，RhoA活化可影響下游重要的MAPK-ERK1/2的磷酸化水平，進(jìn)而調(diào)節(jié)Runx2的表達(dá)水平，最終抑制了間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨分化。

 

該項研究為應(yīng)用力學(xué)刺激進(jìn)行骨再生、骨塑性的臨床治療提供了重要的理論依據(jù)。

 

該項工作得到了國家科技部、國家基金委、中國科學(xué)院以及上海市科委經(jīng)費的支持。