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近日，东南大学医学院陈佳林/张薇团队在国际权威学术期刊Advanced Science（IF=17.521）在线发表题为Material Stiffness in Cooperation with Macrophage Paracrine Signals Determines the Tenogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells的研究论文。该研究首次从“材料-细胞”和“细胞-细胞”两个维度综合解析了材料硬度对干细胞腱系分化的直接和间接调控作用，为肌腱组织工程支架的设计和肌腱再生微环境的多维度调控提供了新思路。
基质硬度是影响干细胞分化命运的重要物理因素，通过调控生物材料的硬度从而指导干细胞定向分化已经在组织工程中得到较为广泛的应用。然而，何种硬度能够调控干细胞向腱系分化尚存在争议。此外，研究表明宿主免疫细胞可与植入体内的生物材料相互作用，并通过旁分泌信号调节干细胞的生物学行为和功能。然而，这些信号在干细胞腱系分化中的作用尚不清楚。
针对以上问题，研究团队选用了聚二甲基硅氧烷（PDMS）的硬度模型，通过调控其单体和交联剂的比例制备了不同硬度的PDMS基质。研究团队首先发现了基质硬度调控间充质干细胞（MSCs）的黏附、铺展和增殖等多种细胞行为，且较软硬度通过抑制ERK1/2信号通路促进了干细胞的腱系分化；然而，较软硬度也同时激活巨噬细胞的氧化应激、诱导其向促炎表型极化，并分泌促炎因子抑制干细胞的腱系分化。当硬度和巨噬细胞旁分泌信号同时刺激细胞时，MSCs在较软硬度基质上仍然表现出增强的肌腱分化能力，提示较软硬度本身对肌腱分化的促进作用可覆盖或者逆转硬度介导的巨噬细胞旁分泌信号带来的不利影响。将不同硬度的PDMS植入大鼠皮下2周后，较软材料仅诱导较低的组织炎症，并促进肌腱样组织的形成。该研究综合考虑了不同硬度对干细胞腱系分化的直接和间接调控作用，进而明确了适于肌腱再生的材料硬度。该研究不仅为肌腱组织工程支架的优化设计和制备提供了更全面的参考依据，也为肌腱微环境的多维度调控从而介导组织再生提供了新思路。
东南大学医学院18级本科生盛仁旺、18级本科生刘佳和张薇副教授为该论文共同第一作者，东南大学医学院陈佳林副教授为独立通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、东南大学至善青年学者等资助。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202206814