骨缺损由创伤、骨肿瘤切除、感染清除或先天性疾病引发，是一种严重威胁人类健康的常见疾病。当前，临床治疗骨缺损通常采用自体骨移植、同种异体骨移植及人工骨置换等方式，但这几种方法普遍面临来源有限、并发症及免疫排斥等问题。因此，基于骨组织工程技术构建功能性骨组织并用于骨缺损的治疗，成为未来发展的重要趋势。

研究表明，体外骨组织的构建受到种子细胞、三维支架、生长因子及机械刺激等多种因素的影响。其中，生理环境下机械刺激的缺乏会对骨组织的形成产生不利影响。人体骨组织具有多级孔隙结构，由间隙液流动产生的流体剪切力（FSS）是成骨细胞受益的主要机械刺激。然而，在成骨诱导条件下，骨髓间充质干细胞（BMSCs）经历快速增殖期、早期基质成熟期和晚期矿化期等多个阶段，逐渐分化为前成骨细胞、成骨细胞和骨细胞。每个阶段的细胞都具有特定的生理功能并表达各自特有的标志物。

越来越多的研究发现，在成骨分化过程中不同类型的细胞对力学刺激的响应各不相同。尽管骨组织工程已经发展了几十年，但对间充质干细胞在不同成骨分化阶段的力学响应及其相关机制的理解仍然相对有限。

2022年10月20日，华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室的周燕教授与谭文松教授团队展开了一项研究，探索FSS对成骨分化不同阶段BMSCs的影响及其相关机制。这项研究在《Biochemical Engineering Journal》上发表，题为“流体剪切力通过LaminA/METTL3信号轴促进早期基质成熟阶段BMSCs的成骨分化”。研究揭示FSS通过增强LaminA表达并与METTL3相互作用，从而促进早期基质成熟阶段的成骨分化。

为探讨不同阶段细胞在成骨分化过程中的生物特性，研究团队首先对BMSCs进行成骨分化诱导的表征和阶段划分。结果显示，在成骨分化过程中，BMSCs经历了增殖、聚集和矿化等阶段，成骨相关基因及蛋白的表达也伴随着各个阶段的变化。

为了研究FSS刺激对成骨分化不同阶段细胞的影响，研究采用了多腔道平行平板流动腔设备，施加FSS。结果表明，FSS能显著促进各阶段细胞的成骨效果，尤其在早期基质成熟阶段施加FSS后，成骨相关基因及蛋白的表达显著提高。

在探究FSS增强早期基质成熟阶段细胞成骨分化的机制时，研究团队观察到，FSS刺激不仅使细胞形态发生变化，还促进了细胞核内LaminA的表达。此外，通过使用细胞松弛素D和LaminA-siRNA，结果表明细胞骨架和LaminA在FSS刺激下的成骨分化中发挥了重要作用。

研究者们进一步探讨了LaminA如何通过调节m6A修饰的甲基转移酶METTL3，影响细胞的成骨分化。通过免疫荧光和蛋白共定位实验，证实了LaminA与METTL3在细胞核内的共定位。在早期基质成熟阶段，METTL3的表达显著提升。抑制METTL3的活性则导致早期阶段细胞成骨相关基因的表达显著降低。

总的来看，这项研究揭示了FSS在促进早期基质成熟阶段细胞成骨分化的潜在机制，强调了LaminA与METTL3的相互作用在细胞成骨分化中的关键角色。这一发现为力学刺激促进BMSCs成骨分化的分子机制提供了新的视角，同时也为临床骨缺损治疗提供了新的潜在靶点。

华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室的周燕教授为本文通讯作者，郭盼为第一作者。这项研究得到了国家重点研发计划的资助."

最后，感谢大家对生物医疗领域研究进展的关注，我们期待与您分享更多来自尊龙凯时的相关内容。若对本文或其他方面有任何想法与建议，请随时与我们联系。