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为解决 hiPSC 分化为功能性肝细胞效率低的问题，研究人员通过调节细胞骨架、控制 YAP 表达和在 PDMS 底物上培养，研究机械信号对 hiPSC 向内胚层祖细胞分化的影响。结果发现软环境可促进祖细胞特化和肝细胞功能，有助于理解发育过程。
在生命的微观世界里，细胞就像一个个神奇的 “小精灵”，它们有着独特的 “变身” 能力，能够根据周围环境的变化，分化成各种不同类型的细胞，构建起复杂而精妙的人体组织。其中，人诱导多能干细胞（hiPSC）更是备受关注，它就像一位拥有无限潜力的 “魔法师”，可以在特定条件下分化为多种细胞，为再生医学带来了新的希望，尤其是在治疗肝脏疾病方面。肝脏作为人体的重要器官，一旦出现问题，严重影响人们的健康和生活质量。目前，治疗肝脏疾病的主要方法之一是细胞移植，期望通过补充肝细胞来恢复肝脏功能。然而，要将 hiPSC 高效地分化为具有成熟标记表达的功能性肝细胞，却面临诸多挑战。就好比在一条充满迷雾的道路上，科学家们还在努力寻找正确的方向。为了攻克这一难题，研究人员踏上了探索之旅，开展了一系列研究。
此次研究由相关研究人员共同完成（具体单位未知），研究聚焦于机械信号在 hiPSC 分化为确定性内胚层祖细胞过程中的作用。研究人员通过多种实验手段，发现机械信号能够以一种依赖肌动球蛋白和 Yes 相关蛋白（YAP）的方式，影响内胚层的特化。而且，在柔软的环境中，比如在生理相关的聚二甲基硅氧烷（PDMS）底物上培养细胞，不仅可以提高祖细胞的特化效率，还能改善分化后肝细胞的下游功能。这一研究成果发表在《Acta Biomaterialia》上，为再生医学领域带来了新的曙光，让人们对细胞分化机制有了更深入的理解，也为肝脏疾病的治疗提供了新的思路和方法。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，利用 qRT-PCR 技术（定量逆转录聚合酶链反应），检测细胞在分化过程中基因表达水平的变化，从而了解不同阶段细胞的分子特征；其次，通过免疫荧光染色技术，直观地观察细胞内特定蛋白质的表达和定位情况，帮助判断细胞的分化状态；此外，还进行了功能性检测实验，评估分化后肝细胞的功能是否达到预期。在细胞培养方面，选用了诱导多能干细胞（ATCC - CYS0105），并按照特定的培养方案，在 mTeSR Plus 或 mTeSR 1 培养基中进行培养。
下面让我们详细了解一下研究结果。
- 干细胞培养：诱导多能干细胞（ATCC - CYS0105）在 mTeSR Plus 或 mTeSR 1 培养基中培养，按照制造商的协议进行操作。当细胞融合度小于 70% 时，用 ReLeSR 处理 7 - 10 分钟使其从培养板上脱离，再用相应培养基中和，计数后以 20 - 50,000 细胞 /cm2 的密度接种。这一培养过程为后续的分化实验提供了稳定的细胞来源。
- 确定性内胚层祖细胞的生成：研究人员将 hiPSC 在涂有玻连蛋白的聚苯乙烯组织培养板（TCP）上诱导分化为确定性内胚层（DE）状态，以此作为后续与粘性弹性基质对比的基线。在分化过程中，每天固定细胞，通过免疫荧光染色监测蛋白质和基因表达水平，以确认细胞是否成功分化为 DE 状态。这一过程就像是为细胞分化设定了一个 “标准路线”，便于后续对比不同培养条件下细胞的分化差异。
研究结论表明，机械信号在 hiPSC 向内胚层祖细胞分化以及后续肝细胞成熟过程中起着关键作用。通过调节细胞骨架、控制 YAP 信号通路以及优化细胞培养的微环境（如使用 PDMS 底物），可以有效地提高 hiPSC 分化为功能性肝细胞的效率。这不仅为再生医学中肝脏疾病的细胞治疗提供了更有效的策略，也进一步加深了人们对细胞分化过程中机械信号转导机制的理解。
在讨论部分，研究人员指出，传统的将多能干细胞转化为所需组织的方法主要依赖化学因素的逐步添加，而此次研究发现机械信号同样能显著影响细胞的命运选择。这一发现拓展了人们对细胞分化调控机制的认识，提示在未来的再生医学研究中，应更加重视机械信号这一关键因素，综合考虑化学和物理因素的协同作用，以开发更高效的细胞治疗方案。同时，该研究也为其他相关领域，如组织工程和器官再生研究，提供了重要的参考和借鉴。总之，这项研究成果具有重要的理论和实践意义，为生命科学和健康医学领域的发展注入了新的活力。
