在生物體中，細(xì)胞的行為與命運(yùn)跟細(xì)胞表面受體與細(xì)胞外基質(zhì)中具有生物活性的配體相互作用有非常緊密的聯(lián)系。這種細(xì)胞與配體的識別可以誘導(dǎo)細(xì)胞的黏附，進(jìn)而動態(tài)調(diào)節(jié)細(xì)胞對細(xì)胞基質(zhì)中信號的感知。細(xì)胞外基質(zhì)中最廣泛用于調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附行為的配體RGD短肽，可以與細(xì)胞膜上的整合素動態(tài)結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)經(jīng)典的細(xì)胞通路，實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞行為與分化的調(diào)節(jié)。此外，邊教授課題組最近發(fā)現(xiàn)并且報(bào)道了一種新型的Foxy5短肽，可以模擬Wnt5a 增強(qiáng)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化（Li et al.,?Science. Advances.?2019; 5 : eaaw3896）。通過細(xì)致的研究，我們證實(shí)了Foxy5可以通過非經(jīng)典細(xì)胞通路增強(qiáng)人骨髓間中質(zhì)干細(xì)胞的力學(xué)傳導(dǎo)并誘使其成骨分化。在本研究中，作者將兩種調(diào)控配體修飾于同一仿生單鏈高分子納米膠中，通過動態(tài)調(diào)控單鏈納米膠的構(gòu)象變化，進(jìn)一步證明了非經(jīng)典細(xì)胞通路的激活可以進(jìn)一步與傳統(tǒng)的細(xì)胞通路的激活相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對人骨髓間中質(zhì)干細(xì)胞行為與分化與動態(tài)協(xié)同調(diào)控。這一基于仿生單鏈納米凝膠的材料設(shè)計(jì)方法，未來有望應(yīng)用于更多不同的配體體系，來研究多種配體共同作用下的細(xì)胞行為。這項(xiàng)研究最近以Biomimetic Presentation of Cryptic Ligands via Single-Chain Nanogels for Synergistic Regulation of Stem Cells 為題發(fā)表于ACS Nano?(https://doi.org/10.1021/acsnano.9b08564)。
1. 仿生單鏈納米凝膠的設(shè)計(jì)與制備：
首先，研究者基于前期對可控的可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合（RFAT）的過程與機(jī)理研究，成功制備了具有兩種生物配體的單鏈納米凝膠。并且通過共聚合一種活性配體在折疊的單鏈凝膠內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對其暫時(shí)性的隱藏。這種隱藏配體可以在特定時(shí)間通過外界刺激而選擇性表達(dá)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對干細(xì)胞行為與分化的多配體協(xié)同作用與調(diào)控。
2. 仿生單鏈納米凝膠對干細(xì)胞行為與分化的調(diào)控：
具有隱藏配體結(jié)構(gòu)的單鏈納米結(jié)構(gòu)保證了雙重配體受限于較短的變化距離，可以更準(zhǔn)確和高效的作用于單一受體細(xì)胞。為了研究多種配體表達(dá)對干細(xì)胞的影響與調(diào)節(jié)效率，研究者首先將細(xì)胞培養(yǎng)于修飾了仿生單鏈納米凝膠的玻璃板上，在特定時(shí)間刺激一部分材料進(jìn)行雙配體協(xié)同表達(dá)，通過觀察干細(xì)胞的形態(tài)與分化表達(dá)的變化，證實(shí)了仿生單鏈納米凝膠可以通過多配體協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)高效調(diào)控干細(xì)胞的行與分化。
此研究工作中報(bào)道的動態(tài)單鏈納米凝膠展現(xiàn)出來對天然細(xì)胞外基質(zhì)多級刺激結(jié)構(gòu)的初步模擬，為研究細(xì)胞與外基質(zhì)相互作用機(jī)制提供了更為靈活的平臺。這一平臺未來有望應(yīng)用于對癌細(xì)胞，免疫細(xì)胞等更多種細(xì)胞與多配體表達(dá)調(diào)控的研究，為生物醫(yī)學(xué)工作者研究細(xì)胞與信號作用機(jī)理和應(yīng)用提供更精密有利的工具。
該研究工作由香港中文大學(xué)，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)研究院，英國曼徹斯特大學(xué)，中山大學(xué)合作完成。香港中文大學(xué)博士生陳霄宇，勵晉謙，和瑞士材料科學(xué)與技術(shù)研究院韋孔昌研究員為論文共同第一作者。曼徹斯特大學(xué)LI Jiashen 教授和中山大學(xué)帥心濤教授等為論文共同作者，香港中文大學(xué)邊黎明教授為論文通訊作者。
邊教授近期相關(guān)學(xué)術(shù)論文：
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