幹細胞中的水量，影響它的分化命運

「幹細胞中的水含量可以決定其分化命運」——來自於哈佛大學的研究團隊首次發現，細胞體積可以影響幹細胞的分化方向。當體積減少，幹細胞多分化成骨前體細胞；當體積增加，幹細胞則傾向於脂肪前體細胞。

「減少或者增加幹細胞內的水分，能夠改變它的命運。」

這是近期《PNAS》期刊上一篇文章的結論。來自於哈佛大學的David Weitz教授和助理教授Ming Guo帶領團隊發現，改變幹細胞的體積會影響它的內部動力學。具體而言，去除水分會讓幹細胞凝結，促使其分化成堅硬的骨前體細胞；增加水分會導致幹細胞膨脹，並朝著柔軟的脂肪前體細胞方向分化。

當Ming Guo 博士還在哈佛大學Weitz實驗室讀研時就已經開始相關研究，他們試圖解析細胞體積、含水量對於細胞機械性能和生理功能的重要性。

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細胞體積和命運有關聯

一直以來，細胞體積被認為是一個可控的特性。那麼，細胞體積是否會影響它們的命運？為了尋找答案，研究人員將幹細胞（維持正常體積）放置於變硬的水凝膠基質（模擬骨細胞的硬度）中培養。一周後，大量的幹細胞會分化成骨前體細胞。

當以柔軟的水凝膠重複上述實驗，骨前體細胞數量會顯著減少。但是，當釋放細胞內的水分，使其體積減少20%，骨前體細胞數量會增加。

最後，研究人員將培養材料換成玻璃，以模擬一個更堅硬的環境。結果顯示，只有極少的幹細胞分化成脂肪前體細胞。而且，只有幹細胞體積增加20%之後，它們才會「大部隊」朝著脂肪的方向「前進」。

這些結果意味著，細胞體積與細胞命運有關聯，它似乎決定細胞的剛度和命運。

圖A：在水凝膠中培養的幹細胞，在移除水後會分化成骨前體細胞（pre-bone cells）；圖B：在玻璃上培養的幹細胞，在添加水後會分化成脂肪前體細胞（pre-fat cells）。

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為基於幹細胞再生醫學提供了新切入點

幹細胞處於再生醫學的最前沿，被稱為「萬能種子」。基於自我更新複製、具有多向分化的獨特功能，對於人類健康、疾病治療有著巨大的潛能。此外，幹細胞可以作為藥物研發、毒理評估、發育生物學等多領域的模型。

現在，深入了解影響幹細胞分化方向的因素有助於研究人員找到控制細胞行為的方法，並最終開發出治療疾病的良策。「這一研究為我們理解和應用基於幹細胞的再生醫學提供了一個有趣的切入點。」研究團隊如此認為。

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參考資料：1）Amount of water in stem cells can determine its fate as fat or bone

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