美國時間5月8日，新加坡國立大學(National University of Singapore)機械生物學研究所(MBI)團隊發現，人類間質幹細胞(MSC)在穿越狹窄空間時的物理動作，會影響其分化走向，並促使MSC轉化為骨細胞。此研究發現，細胞行為不僅受化學訊號影響，物理環境也具關鍵作用，未來有望透過物理方式來引導細胞分化，為新療法開啟研發契機，研究結果已發表在《Advanced Science》。
 
MSC為一種成人幹細胞，多存在於骨髓與其他組織之中，因容易取得、免疫反應低、突變風險低，且具有分化成骨細胞、軟骨細胞與脂肪細胞的能力，所以MSC被廣泛應用於組織修復與再生的研究。
 
先前研究指出，當MSC在侷限環境中遷移時，會產生細胞骨架結構的改變，並伴隨細胞核的變形，這種因機械刺激所引發的細胞核變形已被證實會透過多種機械敏感機制調控細胞行為，進而影響MSC的分化走向。
 
研究人員設計出了一種基於聚二甲基矽氧烷(PDMS)的微通道(microchannels)系統，並利用光微影技術(photolithography)來精確控制通道的長寬高，並使MSC在通道內移動，觀察不同管徑對於MSC產生的影響。
 
研究發現，MSC在3微米的通道中的移動速度比在10微米的通道更快，且RUNX2的基因表現增加，該基因在骨生成中扮演重要角色，此外，即使在細胞離開通道後，這種效應依然保留著，顯示細胞可能保有某種「機械記憶」。
 
研究團隊認為此研究結果有望改善骨骼修復中生物材料與支架的設計，未來可望透過營造自然的物理環境，引導細胞自發分化，加速骨折癒合。
 
此外，團隊也關注MSC遷移至腫瘤的特性，進一步探討經機械預處理後的細胞，是否能穿越更緻密的腫瘤組織，突破現有細胞療法限制。同時，他們亦評估此物理調控技術是否可應用於誘導性多功能幹細胞(iPSC)，以拓展再生醫療的應用前景。
 
資料來源：https://www.news-medical.net/news/20250708/Stem-cells-transform-into-bone-cells-by-squeezing-through-narrow-spaces.aspx

(編譯/實習記者 康育華)