细胞核的形状影响干细胞分化

 

    细胞形状作为一个几何因素可以影响干细胞分化,这是近年来国际学术界一个涉及生物材料、再生医学和干细胞命运调控的重要发现。中国的丁建东教授课题组在此领域也有独到研究,如:

Rong Peng, Xiang Yao, and Jiandong Ding*, Effect of cell anisotropy on differentiation of stem cells on

micropatterned surfaces through the controlled single cell adhesion, Biomaterials, 32, 8048-8057 (2011)

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961211008064

Xiang Yao, Rong Peng, and Jiandong Ding*, Effects of aspect ratios of stem cells on lineage commitments

 with and without induction media, Biomaterials, 34(4), 930-939 (2013)

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961212012033

Xiang Yao, Rong Peng, and Jiandong Ding*, Cell-material interactions revealed via material techniques

 of surface patterning, Adv. Mater., 25(37), 5257-5286 (2013)

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201301762/abstract

Bin Cao, Rong Peng, Zhenhua Li, Jiandong Ding*, Effects of spreading areas and aspect ratios of single

cells on dedifferentiation of chondrocytes, Biomaterials, 35, 6871-6881 (2014)

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961214005201

   丁课题组近来还报道,细胞器的形状也可以成为一种影响因素。

       课题组前期采用微电子技术制备的模板获得了高分子材料的微柱阵列。在适当的微阵列尺度下观察到了细胞核的严重的自我形变,这种细胞器的形变并不是细胞整体外形的缩影,具有相对独立性。

Zhen Pan, Ce Yan, Rong Peng, Yingchun Zhao, Yao He, and Jiandong Ding*, Control of cell nucleus shapes

 via micropillar patterns, Biomaterials, 33, 1730-1735 (2012)

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961211013779

   随后的深入研究进一步发现,细胞核变形的半定量程度随微柱高度呈现类似一级相变的规律:
 

 

 

 

   这种细胞核变形即便在经过较长的干细胞诱导分化后依然得以保持:

 

   在细胞核的严重自我形变下,骨髓基质干细胞依然保持了成骨诱导和成脂诱导的潜能,但是分化程度则受到了细胞核形状的影响。这种影响与通常人们在没有显著细胞核变形的平整两维表面情况下的规律不一致,揭示了细胞核有较为强大的调控功能。

       以刘香男博士生为第一作者的13个印刷页的全文于2016104号在生物材料权威期刊Biomaterials在线发表。

Subcellular cell geometry on micropillars regulates stem cell differentiation

Xiangnan Liu, Ruili Liu, Bin Cao, Kai Ye, Shiyu Li, Yexin Gu, Zhen Pan, Jiandong Ding*, Biomaterials, 111, 27-39 (2016)

文章链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961216305245