《Journal of Bioscience and Bioengineering》：Spheroid size-induced apoptosis enhances osteogenic differentiation of iPS cells
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诱导多能干细胞（iPSCs）骨组织再生研究利用微孔板技术，对比了200 μm（Elp200）和900 μm（Elp900）类球形细胞的成骨分化效果。结果显示Elp900组虽核心凋亡率升高，但分化标志物Runx2、Ibsp表达及矿化程度显著优于Elp200组，蛋白质组学揭示其通过激活TGF-β信号通路调控ECM形成。研究为优化iPSCs骨再生策略提供关键参数。
田富秀人（Hideto Tatsumi）| 岡川弘子（Hiroko Okawa）| 纳鲁埃福恩·维奈科索尔（Naruephorn Vinaikosol）| 森林仁人（Akihito Moribayashi）| 林岛宏树（Hiroki Kayashima）| 安谷宏文（Hirofumi Yatani）| 江杉宏（Hiroshi Egusa）
大阪大学牙科学院固定修复学与口腔功能系，日本大阪府吹田市山田冈1-8，邮编565-0871
诱导多能干细胞（iPSCs）在再生医学领域具有巨大潜力，尤其是在骨组织工程方面。虽然三维球形培养通过更好地模拟生理条件来促进iPSC的分化，但球形细胞的大小对其存活率和分化能力有重要影响。微孔板能够大规模生成均匀的球形细胞，因此在再生医学和组织工程中特别有用。本研究使用微孔板在以下条件下生成球形细胞，探讨了球形细胞大小对iPSC成骨分化的影响：Elp200（直径/深度为200/100 μm的微孔板）和Elp900（直径/深度为900/700 μm的微孔板）。我们观察到，较大的Elp900球形细胞更有效地促进了中胚层分化，这可能是由于细胞间相互作用增强以及内部微环境的变化。然而，Elp900球形细胞的核心区域出现了更多的细胞凋亡现象，这一现象通过存活率染色、透射电子显微镜和TUNEL染色得到了证实。当这些细胞解离并重新贴壁培养后，Elp900来源的细胞表现出比Elp200来源的细胞更高的成骨标志物（如Runx2、Ibsp）表达以及更强的矿化能力。蛋白质组学分析显示，与Elp200培养相比，Elp900培养中与细胞凋亡和细胞外基质（ECM）相关的蛋白质（如SERPINH1和COL4A1）的表达上调。这些发现表明，在较大的球形细胞中控制细胞凋亡可能激活与应力相关的通路，促进ECM的形成，并通过激活TGF-β信号通路增强成骨分化。我们的研究结果强调了选择合适的球形细胞大小是提高iPSC成骨分化效率和可重复性的关键因素，为基于iPSC的骨组织再生策略提供了基础。
章节摘录
伦理声明
本研究已获得大阪大学牙科学院基因重组实验安全委员会的批准（批准编号：4316）。
小鼠iPSC培养
我们使用了一种由10周龄C57BL/6J小鼠的牙龈成纤维细胞通过逆转录病毒载体转导Oct3/4、Sox2和Klf4基因生成的iPS细胞系（mGF-iPS-3F-3）。SNLP76/7–4饲养细胞用丝裂霉素C（Nacalai Tesque, Inc., 京都, 日本）处理后，以每孔2.1 × 10^5个细胞的密度接种到6孔板中（Iwaki, 日本）。
结果与讨论
我们使用能够生成大量均匀大小球形细胞的微孔板，研究了球形细胞大小是否会影响iPSC的成骨分化。我们在三种不同的培养条件下比较了球形细胞的特性：悬浮培养、Elp200微孔板和Elp900微孔板。微孔板中的球形细胞大小变化小于悬浮培养中的变化，表明微孔板能够制备出均匀的球形细胞（图1D–F）。
CRediT作者贡献声明
田富秀人（Hideto Tatsumi）：撰写初稿、数据可视化、实验设计、数据分析、数据管理。冈川弘子（Hiroko Okawa）：撰写初稿、实验设计、数据分析、概念构思。纳鲁埃福恩·维奈科索尔（Naruephorn Vinaikosol）：撰写初稿。森林仁人（Akihito Moribayashi）：实验方法设计。林岛宏树（Hiroki Kayashima）：实验方法设计、数据分析、概念构思。安谷宏文（Hirofumi Yatani）：资金筹集、概念构思。江杉宏（Hiroshi Egusa）：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金管理
致谢
本研究得到了日本学术振兴会（JSPS KAKENHI）的资助（项目编号：JP17K19755（探索性研究资助）和JP24K19947（早期职业科学家资助）。作者声明不存在利益冲突。
