根据需求而变硬和变软的水凝生物材料揭示了骨肌肉干细胞拥有机械记忆

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 细胞生物学 细胞生物学
• 再生医学是一种再生医学.

背景情况:

• 肌肉干细胞 (MuSCs) 对于肌肉修复至关重要,但随着衰老和疾病而失去功能.
• 由于纤维化而增加的组织性是衰老和肌肉发育不良的标志.
• 虽然已知它们对基质刚性的敏感性,但对 MuSC 功能障碍的原因尚不清楚.

研究的目的:

• 为了调查MuSC是否保留了对其微环境硬性的记忆.
• 为了确定这种机械记忆是否可以逆转.
• 为了确定底层的分子机制,硬度诱导的MuSC功能障碍.

主要方法:

• 使用动态水凝生物材料,在光照下改变刚性,用于in situ MuSC培养.
• 评估了MuSC的扩散,细胞骨组织和信号通路活动 (Rho GTPase,YAP).
• 采用药理抑制和单细胞RNA测序来分析机械记忆.

主要成果:

• 新鲜分离的MuSCs迅速发展出对基质刚性的持久记忆,导致对刚性基质的祖先的损失.
• 与硬基质相比,软水凝改变了细胞骨组织和Rho/Rac GTPase和YAP通路活性.
• 确定RhoA激活是机械记忆表型的原因.

结论:

• 微环境的刚性决定了MuSC的命运和功能,诱导了功能障碍,硬度变化无法轻松逆转.
• MuSC机械记忆是纤维化条件下干细胞功能障碍的一个重要因素.
• 针对下游信号通路提供了一种潜在的策略,以克服干细胞在衰老和疾病中的功能障碍.