重磅!Nature Materials：新型干细胞培养基底：从胚泡结构中汲取灵感，实现临床突破

多能(pluripotent stem cells, PSCs)因其能够分化为多种类型的体细胞而成为再生医学、疾病模型构建和药物筛选等领域的研究热点。多能干细胞的状态可分为幼稚态(naive state)和致敏态(primed state)，其中幼稚态多能干细胞(nPSCs)具有更强的增殖能力和分化潜能，尤其是在分化为胚外组织时表现更为显著。这使得nPSCs在研究早期胚胎发育及相关疾病的病理机制方面具有重要价值。

然而，在体内环境中，nPSCs的存在时间极为短暂，通常仅出现在胚泡(pre-implantation blastocyst)阶段，随后便迅速转变为致敏态。为了更好地利用nPSCs进行科学研究，研究人员致力于在体外环境中逆转和维持这些细胞的幼稚态。然而，现有的逆转方法主要依赖于化学小分子和基因工程，这些方法通常操作复杂、成本高昂，且存在潜在的安全风险。因此，开发一种简单、高效且安全的方法来实现nPSCs的体外逆转和维持，成为干细胞研究领域的重要课题。

胚泡的几何特征在早期胚胎发育中起着至关重要的作用。研究表明，胚泡上胚层(epiblast, Epi)与滋养外胚层(trophectoderm, TE)的界面处呈现出独特的曲率，这种曲率可能对细胞的机械感知、信号传导以及细胞命运决定产生深远影响。在胚泡的这一界面上，nPSCs表现出紧密的顶端细胞间接触，这种接触由周围TE层的细胞所引发。因此，研究人员推测，通过在体外培养基底上再现这种特定的几何微环境，或许能够通过物理手段逆转和维持PSCs的幼稚态。

基于这一假设，研究团队设计并制造了一种模仿胚泡几何特征的微结构基底（blastocyst motif substrate, BMS），并通过一系列时空相关分析，验证了这一基底在诱导和维持小鼠及人类多能干细胞幼稚态中的有效性。相关研究发表于8月12日的Nature Materials上 Substrates mimicking the blastocyst geometry revert pluripotent stem cell to naivety 。研究发现，BMS基底上的微结构单元不仅可以显著增强细胞间的E-钙黏蛋白（E-cadherin）/RAC1信号传导，还能激活机械敏感的核转导因子YAP，进而促进多能性基因的组蛋白修饰。这一系列作用机制最终显著提高了多能性转录因子NANOG的表达，并且即使在细胞从基底上移除后，这些效应仍然得以保持。

通过该研究，研究人员不仅为nPSCs的体外逆转和维持提供了一种全新的物理方法，也为干细胞在再生医学、疾病模型构建和药物筛选等领域的应用开辟了新的前景。这一成果为开发更加高效、可扩展的干细胞培养基底提供了理论基础和实践依据，并有望推动干细胞技术的进一步发展。