健康所研究揭示力學刺激調控間充質干細胞分化的新機制

　　近期，國際學術期刊Journal of Cellular Physiology在線發表了中科院上海生命科學研究院/上海交大醫學院健康所、中科院干細胞生物學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。本項研究發現，連續施加周期性拉應力對于間充質干細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。

　　間充質干細胞（Mesenchymal Stem Cells，MSCs）具有多向分化的潛能，即在特定的誘導條件下可分化為骨、軟骨、脂肪、肌腱、肌肉以及骨髓基質等多種組織細胞，在臨床治療以及組織工程中具有廣闊的應用前景。因此，探究MSCs分化的調控機制成為該領域研究的焦點。力學刺激作為一種物理性的刺激形式，是細胞微環境中細胞命運調控的重要因素，也成為研究MSCs分化調控機制的重要手段，而關注力學刺激如何調控MSCs向骨方向分化方面的研究，對進一步揭示細胞微環境對MSCs命運調控機制的研究將提供有價值的理論依據，也為MSCs的臨床治療與組織工程奠定基礎。

　　戴尅戎院士課題組的石玉博士研究生等科研人員應用國際上先進的細胞力學刺激儀器（Flexcell 4000+系統），對MSCs進行連續周期性拉應力刺激（Continuous Cyclic Mechanical Tension，CCMT），結果發現：MSCs向成骨分化的主要標記包括核心結合因子（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)等表達明顯降低，且這種連續周期性拉應力可抑制一類重要的小GTP結合蛋白——RhoA的活化，外源性地激活RhoA可以解除力學刺激對成骨分化的抑制作用。進一步的研究發現，RhoA活化可影響下游重要的MAPK-ERK1/2的磷酸化水平，進而調節Runx2的表達水平，最終抑制了間充質干細胞向成骨分化。

　　該項研究為應用力學刺激進行骨再生、骨塑性的臨床治療提供了重要的理論依據。