在干细胞生物学领域,如何精准调控多能干细胞(PSCs)向特定功能细胞的分化,一直是再生医学的核心挑战。近日,发表于《Nature Communications》的一项研究指出,细胞骨架的物理状态,特别是纤维状肌动蛋白(F-actin)的动态重塑,是决定干细胞能否高效退出多能性并启动定向分化的关键开关。
研究团队通过高通量筛选发现,当多能干细胞处于分化诱导初期时,细胞内的F-actin网络呈现高度聚合状态。通过使用特定的化学抑制剂诱导F-actin解聚,研究人员观察到细胞核内的机械信号传导发生了显著改变。这种物理结构的松解不仅促进了多能性相关转录因子(如Oct4和Nanog)的快速下调,还通过改变染色质的开放程度,加速了内胚层谱系相关基因的表达。
实验数据表明,经过F-actin解聚处理的干细胞,在后续的胰岛分化方案中,胰岛素分泌细胞(IPC)的产率较对照组提升了近30%。进一步的机制研究显示,F-actin的解聚通过调节YAP/TAZ信号通路的核质穿梭,改变了细胞对微环境机械信号的感知,从而在分化初期就为细胞命运的转变“扫清了障碍”。
该研究不仅阐明了细胞骨架动力学在干细胞命运决定中的调控逻辑,还为临床应用中提高胰岛类器官的制备效率提供了新的工程化思路。通过在分化培养基中添加微量的F-actin解聚剂,研究人员成功构建了一种更高效、更稳定的胰岛分化诱导体系,为糖尿病的细胞替代疗法带来了新的曙光。
Journal Reference: Depolymerizing F-actin accelerates the exit from pluripotency to enhance stem cell-derived islet differentiation. Nature Communications.