美国加州大学伯克利分校的研究团队在《自然·材料》（Nature Materials）上发表了一项突破性研究，首次证明细胞的物理微环境可以显著提高成熟细胞重编程为诱导多能干细胞（iPSCs）的效率。这一发现为干细胞研究和再生医学提供了新的思路。
传统上，科学家通过引入转录因子（如Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）或化学小分子来将成体细胞重编程为多能状态。然而，这种方法效率低下（通常低于1%），且存在基因整合和表观遗传异常的风险。本研究探索了生物物理因素——如基底拓扑结构和刚度——对重编程过程的影响。
研究人员从人体皮肤成纤维细胞和小鼠耳部成纤维细胞中提取细胞，将其培养在具有平行微沟槽（宽10微米、高2微米）的聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上，同时使用重编程因子混合物。两周后，与平坦基底相比，微沟槽基底上成功重编程的iPSC克隆数量增加了4倍。类似的效果也在纳米纤维支架上观察到，表明物理拓扑结构对重编程具有促进作用。
研究负责人李松教授指出，2012年诺贝尔生理学或医学奖表彰了体细胞重编程的发现，但此前研究主要集中于化学和遗传因素。本研究首次证明，生物物理因素可以通过调控细胞骨架重组和表观遗传修饰（如组蛋白乙酰化）来增强重编程效率。具体机制可能涉及微沟槽诱导的细胞拉伸和核变形，从而促进染色质开放和转录因子结合。
这一发现具有重要应用价值：通过优化生物材料支架的物理特性，可以替代部分化学复合物，降低重编程的毒性和不确定性，同时提高效率。未来，这种物理辅助重编程技术有望用于生成患者特异性iPSCs，用于疾病建模、药物筛选和细胞治疗。