研究目的:通过操控材料表面特性可以影响间充质干细胞(MSC)形态、行为乃至谱系分化命运,本实验旨在探究不同尺度的亚细胞形貌对间充质干细胞的影响及其可能的机制。研究方法:本实验在设计了直径分别为5um、10um、20um,深度为2um的不同亚细胞图案(平行图案、网格图案、网点图案)的石英片,以光滑石英片为空白对照,培养人骨髓间充质干细胞(hBMMSC),CCK8法比较细胞粘附和增殖差异,免疫荧光染色比较细胞的骨架排列、黏着斑面积、YAP/TAZ的表达及定位,qPCR比较MSC成骨相关基因的表达情况。研究结果:hBMMSC在不同图案的基板上细胞粘附及增殖无明显差异,免疫荧光的结果显示hBMMSC的细胞核倾向于附着在图案的凹陷处,不同基板上细胞形态及细胞核形态呈现明显差异,尺度越小基板细胞形态和核形变形越明显,但黏着斑的成熟程度却与图案尺度相反,q-PCR结果显示,MSC的成骨相关基因(RUNX-2、OCN、COL-1)表达量在相同尺度下有平行图案>网点图案>网格图案的趋势,并且成骨分化程度与YAP/TAZ的核浆分布比例有关系。研究结论:不同的亚细胞形貌通过影响细胞形态,通过影响黏着斑的成熟、细胞骨架排列,将这种物理刺激转换为机械力信号并传导到细胞核,细胞核的改变影响了YAP/TAZ相关蛋白的表达及核定位,并最终影响了骨髓间充质干细胞的分化命运。