使干细胞变成骨细胞的新方法

最近，北卡罗来纳大学医学院的研究人员，找到了一种方法，使用细胞松弛素D，一种天然存在于霉菌中的物质，来改变间充质干细胞的细胞核中的基因表达，以迫使它们变成骨母细胞（成骨细胞）。这项研究发表在干细胞权威杂志《Stem Cells》上，详细介绍了科学家们如何改变干细胞并引发骨骼生长。

　　

生物通报道：想象一下你发生了骨折或接受了髋关节置换术，你需要形成骨骼，但你愈合的很慢——这是老年人的一个普通事实。你不是形成骨骼，而是形成了脂肪。最近，北卡罗来纳大学医学院的研究人员，找到了一种方法，对于支持骨形成起着决定性作用。延伸阅读：美用诱导多能干细胞培育出软骨  。

他们使用细胞松弛素D，一种天然存在于霉菌中的物质，来改变间充质干细胞的细胞核中的基因表达，以迫使它们变成骨母细胞（成骨细胞）。

通过用细胞松弛素D处理干细胞——它们可能变成脂肪或骨细胞，结果是明确的：干细胞变成了骨细胞。此外，向小鼠的骨髓空间注射少量的细胞松弛素D，也可以引起骨形成。这项研究发表在干细胞权威杂志《Stem Cells》上，详细介绍了科学家们如何改变干细胞并引发骨骼生长。

本论文的资深作者、北卡罗来纳州大学医学院的医学教授Janet Rubin博士指出：“骨形成很快。数据和图像是如此清晰；你不必是一个骨生物学家，就能看到，在一周的时间里细胞松弛素D产生了什么影响。”

Rubin补充说：“这不是我们所期望的。这不是我们在实验室里努力去做的。但我们的发现，可能成为启动局部骨形成的一种惊人方式。然而，这不会解决骨质疏松症，因为这种疾病涉及整个骨架的骨质疏松。”

立即索取人间充质干细胞无血清培养基的详细资料

这项研究结果的重点，是一种称为肌动蛋白的蛋白质，它形成的纤维，跨越细胞的细胞质以创建细胞的细胞骨架。成骨细胞比脂肪细胞具有更多的细胞骨架。本文第一作者、Rubin实验室研究助理Buer Sen博士，使用细胞松弛素D来破坏肌动蛋白的细胞骨架。从理论上说，根据文献资料，这应该会破坏细胞变成骨细胞的能力。反过来，细胞应该更容易转变成脂肪细胞。相反，Sen发现，肌动蛋白被运输到干细胞的细胞核内，在那里它具有诱导细胞成为成骨细胞的惊人效果。

Rubin说：“我的第一反应是，‘不可能，Buer’。这一定是错误的。这违背了文献中的一切。但他说，‘我已经重新进行了实验。结果是相同的。’”Rubin的团队扩大了实验，同时探索肌动蛋白的作用。他们发现，当肌动蛋白进入并留在细胞核中时，它能够增强基因的表达，这种方式会使细胞变成骨细胞。

Rubin说：“令人惊讶的是，我们发现，肌动蛋白在细胞核内形成了一个架构，并打开了产生骨骼的遗传程序。如果我们破坏细胞骨架，但不允许肌动蛋白进入细胞核，那么少许肌动蛋白只在细胞质中，干细胞就不会变成骨细胞。”

然后，Rubin的团队转向一个小鼠模型。使用活体小鼠，他们发现，细胞松弛素D在小鼠体内诱导了骨形成。

小鼠的骨形成与人类非常不同，所以这项研究可能是可转移的。但是，细胞松弛素D可能不是科学家临床上用来触发骨形成的药物，因此，Rubin的研究表明，触发肌动蛋白运输到细胞的细胞核内，可能是迫使骨髓间充质干细胞变成骨细胞的一种好方法。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Intranuclear Actin Regulates Osteogenesis
Abstract：Depolymerization of the actin cytoskeleton induces nuclear trafficking of regulatory proteins and global effects on gene transcription. We here show that in mesenchymal stem cells (MSCs), cytochalasin D treatment causes rapid cofilin-/importin-9-dependent transfer of G-actin into the nucleus. The continued presence of intranuclear actin, which forms rod-like structures that stain with phalloidin, is associated with induction of robust expression of the osteogenic genes osterix and osteocalcin in a Runx2-dependent manner, and leads to acquisition of osteogenic phenotype. Adipogenic differentiation also occurs, but to a lesser degree. Intranuclear actin leads to nuclear export of Yes-associated protein (YAP); maintenance of nuclear YAP inhibits Runx2 initiation of osteogenesis. Injection of cytochalasin into the tibial marrow space of live mice results in abundant bone formation within the space of 1 week. In sum, increased intranuclear actin forces MSC into osteogenic lineage through controlling Runx2 activity; this process may be useful for clinical objectives of forming bone.