综述：基于生物物理信号的诱导神经元生成：策略、机制与应用

《Journal of Biological Engineering》：Biophysical regulation of cell plasticity for induced neuron generation

　　

〈h2 class="c-article-section__title js-section-title js-c-reading-companion-sections-item" id="Abs1">摘要

生物物理信号是发育、组织再生、衰老、疾病发生机制和细胞可塑性的关键调节因子，然而与生化信号相比，它们受到的关注要少得多。细胞可塑性是指细胞在面对多种刺激时改变其表型的能力，已成为再生医学、疾病建模和药物研究的基石。然而，成熟细胞中强大的表观遗传障碍严重阻碍了细胞命运的转换，而过度依赖生化诱导剂往往会引起细胞毒性副作用。在发育过程中，生物物理信号可以激活特定的机械转导程序，这些程序与生化信号动态相互作用以调节细胞命运。多项累积研究表明，无论是单独使用还是与化学调节剂结合使用，外部生物物理信号都能显著提高细胞转化效率。因此，整合物理和生化信号为精确操控细胞命运提供了一个强有力的方法。在这篇综述中，我们全面总结了四种用于体外生成诱导神经元（iNs）的主要生物物理策略：基质硬度/粘弹性、基质拓扑结构、机械诱导的细胞变形以及非接触式物理刺激。我们还深入探讨了将机械敏感蛋白、典型的机械转导途径和表观遗传重塑联系起来的机制。总体而言，基于生物物理信号指导的细胞命运转换是一种有前景的方法，可用于生成功能性神经元和其他细胞类型，具有在疾病建模、再生医学和基于细胞的疗法中的应用潜力。

生物物理信号是发育、组织再生、衰老、疾病发生机制和细胞可塑性的关键调节因子，然而与生化信号相比，它们受到的关注要少得多。细胞可塑性是指细胞在面对多种刺激时改变其表型的能力，已成为再生医学、疾病建模和药物研究的基石。然而，成熟细胞中强大的表观遗传障碍严重阻碍了细胞命运的转换，而过度依赖生化诱导剂往往会引起细胞毒性副作用。在发育过程中，生物物理信号可以激活特定的机械转导程序，这些程序与生化信号动态相互作用以调节细胞命运。多项累积研究表明，无论是单独使用还是与化学调节剂结合使用，外部生物物理信号都能显著提高细胞转化效率。因此，整合物理和生化信号为精确操控细胞命运提供了一个强有力的方法。在这篇综述中，我们全面总结了四种用于体外生成诱导神经元（iNs）的主要生物物理策略：基质硬度/粘弹性、基质拓扑结构、机械诱导的细胞变形以及非接触式物理刺激。我们还深入探讨了将机械敏感蛋白、典型的机械转导途径和表观遗传重塑联系起来的机制。总体而言，基于生物物理信号指导的细胞命运转换是一种有前景的方法，可用于生成功能性神经元和其他细胞类型，具有在疾病建模、再生医学和基于细胞的疗法中的应用潜力。