将成人干细胞在一种新型基质上培养24小时后，密歇根大学的研究人员能够预测细胞如何分化，即分化成哪种类型的组织。这项研究结果发表在8月1日的《自然·方法》（Nature Methods）上。分化是干细胞转变为其他类型细胞的过程，理解这一机制对未来开发基于干细胞的再生疗法至关重要。

“我们只需要1天就能预测干细胞的分化方向，”该研究的第一作者、机械工程和生物医学工程助理教授付建平（Jianping Fu）表示。“通常情况下，要知道干细胞分化需要花费数周甚至更长的时间。而我们的工作大大缩短了这个周期，将对药物筛选和再生医学的应用产生重要影响。我们的方法能够提供干细胞分化的早期预示，例如在新药作用下，干细胞将分化成哪种类型的细胞。”

在这项研究中，付建平及其同事从力学角度对干细胞进行检测。他们在干细胞吸附的材料上施加一个微小的力，并认为这个力与分化有关，但尚未像化学因素那样得到广泛研究。研究人员表示，干细胞培养材料的硬度实际上有助于检测细胞分化的类型。这项研究证实，在调控分化方面，力学因素和化学因素同样重要，而力学因素直到现在仍一直被干细胞生物学家所忽视。

研究人员制作了一种新型的干细胞基质（支架），其硬度能够被调整而不需要改变化学组成，这是传统的干细胞生长基质所不能实现的。工程人员使用人间充质干细胞进行试验，这类细胞位于骨髓和其他结缔组织（如脂肪）中。当在较硬的支架上生长时，这类干细胞会分化成骨骼；在较软的支架上则会分化形成脂肪。

研究人员根据底物的柔软度观察细胞分化，并在细胞培养过程中检测了细胞的牵引力，希望通过这种方式确定能否预测细胞的分化。使用荧光显微技术，研究人员检测了支架的弯曲度以确定牵引力的大小。研究结果表明，如果干细胞确定分化为一种类型的细胞，相比于那些还未分化或分化为另一种类型的细胞，它们的牵引力会更大。因此，牵引力的变化能作为细胞分化的早期预测因子。