神经退行性疾病和创伤性神经损伤的修复长期依赖神经元替代策略。间充质干细胞来源丰富、获取方便，具有良好的临床转化潜力，但其较强的细胞骨架张力和核力学稳定性限制了神经分化能力。如何通过非基因方式重塑细胞力学状态、释放干细胞的神经分化潜能，是再生医学领域的重要科学问题。

近日，中国科学院东莞材料科学与技术研究所科研团队在细胞命运调控与仿生生物材料领域取得进展。

团队提出“机械重编程”新策略，设计出可模拟细胞外基质功能的超分子“细胞贴片”，通过精准调控细胞表面整合素介导的机械信号传导，在无需外源生长因子、化学诱导剂或基因编辑的条件下，实现了间充质干细胞向神经元样细胞的高效重编程。该结构可选择性激活细胞顶端整合素β1受体，重塑细胞黏附和力学信号传导过程，从而驱动干细胞向神经元样细胞转变。

研究发现，该细胞贴片可有效促进神经相关标志物表达，并诱导细胞形态、细胞骨架与细胞核结构发生系统性重构。机制研究表明，细胞贴片通过调控整合素β1介导的机械转导通路，驱动“整合素—细胞骨架—细胞核—表观遗传”多层级信号传递，最终实现细胞命运转换。

该研究实现了通过超分子配体空间组织调控整合素机械信号编码，建立了“材料结构—整合素网络—细胞命运”之间的定量关联关系，提出了利用仿生细胞外基质实现非遗传性细胞命运调控的新策略。

相关研究成果发表在ACS Nano上。

论文链接

整合素结合配体工程化设计及其自组装形成类细胞外基质纳米结构

多肽组装形成的细胞贴片诱导间充质干细胞向神经元样细胞分化

细胞贴片通过诱导细胞骨架重塑激活机械信号转导，从而驱动间充质干细胞重编程。