合成纤维水凝胶作为调控三维环境中细胞迁移模式的最简系统

细胞在三维（3D）环境中的迁移具有高度可塑性，并受细胞外基质（ECM）线索的调控。工程化生物材料为研究特定基质信号如何在3D环境中调控细胞行为提供了可控平台，然而，明确的生化信号如何控制迁移模式仍不清楚。在本研究中，我们提出了一种可调控的纤维状聚异氰化物（PIC）水凝胶体系，分别通过整合素结合RGD肽、钙黏蛋白模拟HAVDI肽或不进行配体功能化，在不改变基质力学性质的情况下，引导人脂肪来源干细胞发生间充质型、混合型或类变形虫型迁移。通过活细胞追踪、3D位移显微分析、基质重塑分析以及YAP核定位研究，我们表明配体类型决定了黏附组织、力传递和机械转导。RGD功能化基质促进{beta}1-整合素聚集、广泛的基质重塑、强烈的YAP激活以及迁移相关基因的上调。相比之下，非黏附性基质限制了黏附形成，导致力传递较弱并呈现类变形虫样行为。HAVDI功能化基质诱导钙黏蛋白聚集并引发异质性的细胞响应，表明混合迁移模式源于黏附组织，而非独特的转录程序。综上，这些发现表明，仅配体类型本身就足以在力响应型3D基质中编程迁移模式，并为解析复杂环境中的细胞-基质相互作用提供了一个多功能平台。

细胞在三维（3D）环境中的迁移具有高度可塑性，并受细胞外基质（ECM）线索的调控。工程化生物材料为研究特定基质信号如何在3D环境中调控细胞行为提供了可控平台，然而，明确界定的生化信号如何控制迁移模式仍不清楚。在此，我们提出了一种可调控的纤维状聚异氰化物（PIC）水凝胶平台，通过功能化整合素结合型RGD肽、钙黏蛋白模拟HAVDI肽，或不引入任何配体，在不改变基质力学性质的情况下，引导人脂肪来源干细胞分别表现出间充质型、混合型或类变形虫型迁移。

通过活细胞追踪、3D位移显微术、基质重塑分析以及YAP核定位研究，我们表明，配体类型决定了黏附组织形式、力传递和机械转导。RGD功能化基质促进{beta}1-整合素聚集、广泛的基质重塑、强烈的YAP激活以及迁移相关基因的上调。相比之下，非黏附性基质限制了黏附形成，导致力传递较弱并呈现类变形虫样行为。HAVDI功能化基质诱导钙黏蛋白聚集并引发异质性的细胞响应，表明混合迁移模式来源于黏附组织方式，而非一种独特的转录程序。总体而言，这些发现证明，仅配体类型本身就足以在一个力响应型3D基质中编程细胞迁移模式，并为解析复杂环境中的细胞-基质相互作用提供了一个多功能平台。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728729v1?rss=1

🏷️ 三维细胞迁移 水凝胶 细胞外基质 整合素 机械转导 干细胞