美國德克薩斯農工大學Proc. Natl. Acad. Sci.：二維納米硅酸鹽誘導人體間充質干細胞的轉錄組變化

【引言】

二維納米材料作為一種超薄的材料，比如石墨烯、納米黏土和過渡金屬氧化物等，因為所具有的一系列優良性能而受到了廣泛的關注，但是這類二維納米材料的物理和化學性質對細胞的影響，包括細胞毒性、生物活性和治療效果等等，卻不得而知。

【成果簡介】

近日，美國德克薩斯農工大學的Akhilesh K. Gaharwar教授和美國康奈爾大學的Iritisha Singh教授，通過高通量測序的方法研究了二維納米硅酸鹽材料對間充質干細胞轉錄組的影響。通過研究間充質干細胞轉錄組的變化來分析細胞與二維納米硅酸鹽材料之間的相互作用，揭示了二維納米硅酸鹽材料所誘導的細胞內生物化學和生物物理過程。這個工作可以通過二維納米硅酸鹽材料對轉錄組的影響來預測細胞之后的動態變化。該成果以題為"Widespread Changes in Transcriptome Profile of Human Mesenchymal Stem Cells Induced by Two-Dimensional Nanosilicates"發表在Proc. Natl. Acad. Sci.上。

【圖文導讀】

圖1 納米硅酸鹽和間充質干細胞之間的生物物理作用

(a).二維硅酸鹽材料通過靜電作用與生物流體中的蛋白質相結合，再以內吞的方式進入細胞

(b).二維硅酸鹽材料通過內吞的方式進入細胞后在細胞內的分布

(c).流式結果證明羅丹明標記的納米硅酸鹽可以通過劑量調節胞吞量

(d).LAMP1染溶酶體膜追蹤納米硅酸鹽

(e).納米硅酸鹽處理細胞后，細胞的基因表達變化

(f).納米硅酸鹽處理細胞后，細胞的基因表達變化

圖2 納米硅酸鹽導致壓力誘導的MAPK信號傳遞

(a).納米硅酸鹽激活壓力相關的響應

(b).與壓力活化的激酶信號傳遞相關的基因表達出現不同

(c).MAP4K4和TAOK1基因表達的改變

(d).TAOK1基因表達的對比

(e).納米硅酸鹽處理后，細胞ROS的產生，相關RNA轉錄和蛋白質合成

(f).流式細胞儀分析結果

(g).納米硅酸鹽處理后，p-MEK1/2產生

圖3?轉錄組分析解釋了納米硅酸鹽誘導的生物活性

圖4?納米硅酸鹽誘導人類間充質干細胞分化

(a).納米硅酸鹽誘導細胞產生COL1A1和COMP

(b).納米硅酸鹽誘導細胞產生GAGs

(c).納米硅酸鹽對成骨分化的影響

【小結】

在這個工作中，作者通過高通量測序的方法研究了二維納米硅酸鹽材料對間充質干細胞轉錄組的影響。通過研究間充質干細胞轉錄組的變化來分析細胞與二維納米硅酸鹽材料之間的相互作用，揭示了二維納米硅酸鹽材料所誘導的細胞內生物化學和生物物理過程，對后續細胞的行為可進行一定的預測。

文獻鏈接：Widespread Changes in Transcriptome Profile of Human Mesenchymal Stem Cells Induced by Two-Dimensional Nanosilicates(Proc. Natl. Acad. Sci., 2018,?DOI: 10.1073/pnas.1716164115)

本文由材料人學術組gaxy供稿，材料牛整理編輯。 ?

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