中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院人體組織與器官退行性研究中心趙曉麗與潘浩波團(tuán)隊在鍶離子誘導(dǎo)干細(xì)胞不對稱分裂促進(jìn)骨再生的研究取得進(jìn)展。相應(yīng)成果“Strontium regulates stem cell fate during osteogenic diあerentiation through asymmetric cell division(鍶通過細(xì)胞不對稱分裂調(diào)節(jié)成骨分化過程中的干細(xì)胞命運(yùn))”2020 年 10 月 24 日在線發(fā)表于 Acta Biomaterialia。

干細(xì)胞通過不對稱分裂參與組織生成，已有研究表明鍶離子可以通過促進(jìn)干細(xì)胞的成骨分化促進(jìn)骨組織的再生，而對于鍶如何促進(jìn)骨再生仍知之甚少。該研究旨在探索鍶如何調(diào)節(jié)干細(xì)胞命運(yùn)來促進(jìn)干細(xì)胞成骨分化。

該研究在干細(xì)胞分化過程中加入鍶離子進(jìn)行誘導(dǎo)，通過 qPCR 和茜素紅染色實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鍶離子能促進(jìn)干細(xì)胞成骨分化，通過流式細(xì)胞儀檢測發(fā)現(xiàn)鍶離子在干細(xì)胞成骨分化的分裂周期能維持更多的干細(xì)胞，免疫熒光染色實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鍶離子通過誘導(dǎo) Par 復(fù)合物的不對稱分裂從而誘導(dǎo)干細(xì)胞在成骨分化早期的不對稱分裂。進(jìn)一步地，在小鼠體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)證明鍶離子能誘導(dǎo)干細(xì)胞的不對稱分裂從而促進(jìn)骨再生。

結(jié)果顯示，鍶通過激活非典型 Wnt5a 信號影響了 Par 復(fù)合物的表達(dá)和分布，而子代干細(xì)胞中 Par3 和 aPKC 的不對稱分布區(qū)分了它們的命運(yùn)。為了響應(yīng)鍶離子對成骨的促進(jìn)作用，干細(xì)胞利用不對稱細(xì)胞分裂來平衡干細(xì)胞的維持和分化，鍶離子通過調(diào)節(jié)干細(xì)胞的干性維持和分化而促進(jìn)骨組織的形成。

目前鍶促進(jìn)骨組織再生的機(jī)制仍未清楚，該研究證明鍶通過誘導(dǎo) Par 復(fù)合物不對稱分布促進(jìn)干細(xì)胞不對稱分裂從而促進(jìn)骨再生。研究結(jié)果所揭示的機(jī)制對于調(diào)節(jié)骨生成穩(wěn)態(tài)生物材料的設(shè)計具有重要意義。

鍶通過誘導(dǎo)干細(xì)胞成骨分化中的不對稱分裂促進(jìn)骨再生[1][1] Li Y, Yue J, Liu Y, et al. Strontium regulates stem cell fate during osteogenic differentiation through asymmetric cell division [J]. Acta Biomaterialia, 2021, 119: 432-443.