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在体内和体外，肌腱成纤维细胞会响应其周围的机械环境，持续合成并重塑细胞外基质（ECM）；然而，空间维度如何调控新合成基质的沉积，仍知之甚少。在本研究中，我们探究了原代小鼠尾腱成纤维细胞在平面二维（2D）培养条件下，或包埋于具有可调机械性质的降冰片烯修饰透明质酸三维（3D）水凝胶中时的新生基质沉积情况。采用叠氮基半乳糖胺（GalNAz）进行代谢标记，以可视化新合成的基质；GalNAz可标记培养过程中沉积的新生糖蛋白。在2D条件下，将水凝胶弹性模量从10 kPa提高至25 kPa可增强新生基质沉积。该响应伴随着细胞铺展增加和YAP核定位增强，表明细胞机械感知能力提高。相比之下，包埋于可酶降解3D水凝胶中的肌腱成纤维细胞随时间推移表现出逐渐增加的基质沉积，但与较软的5和10 kPa水凝胶相比，其在较硬的（约50 kPa）水凝胶中沉积的新生基质较少。与50 kPa水凝胶相比，较软水凝胶中的YAP核定位增强。整体RNA测序显示，在较软的3D水凝胶中，肌腱基质组相关基因的表达增加，包括腱黏蛋白C和I型胶原表达的升高。这些发现表明，水凝胶的空间维度决定了基质力学性质与新生基质沉积之间的关系。本研究为探究工程化微环境如何调控肌腱成纤维细胞的基质生成行为建立了一个框架，并为设计用于研究肌腱生物学和基质的生物材料提供了新的见解。重塑。
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水凝胶的维度通过力学依赖性机制调控肌腱成纤维细胞的新生基质沉积
Joshua Yu-Chung Liu
Ziqian Yang
Stephanie S Steltzer
Mingyue Fan
Evelyn Navarro Salazar
Jiahao Liang
Megan Killian
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Claudia Loebel
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.23.761444
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loebelcl{at}engineering.upenn.edu
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在体内和体外，肌腱成纤维细胞会持续响应其周围的机械环境，合成并重塑细胞外基质（ECM）；然而，环境的维度如何调控新合成基质的沉积，仍知之甚少。在本研究中，我们考察了原代小鼠尾部肌腱成纤维细胞在平面二维（2D）环境中培养，或包埋于具有可调机械性能的降冰片烯修饰透明质酸三维（3D）水凝胶中的新生基质沉积情况。采用叠氮基半乳糖胺（GalNAz）进行代谢标记，以可视化培养过程中沉积的新生糖蛋白。在2D环境中，将水凝胶弹性模量从10 kPa提高至25 kPa，可增强新生基质的沉积。该反应伴随着细胞铺展增加和YAP核定位增强，表明细胞机械感知能力提高。相比之下，包埋于可酶降解3D水凝胶中的肌腱成纤维细胞，其基质沉积随时间逐渐增加；然而，与较软的5和10 kPa水凝胶相比，细胞在较硬的（约50 kPa）水凝胶中沉积的新生基质较少。与50 kPa水凝胶相比，较软水凝胶中的YAP核定位增强。整体RNA测序显示，在较软的3D水凝胶中，肌腱基质组相关基因的表达增加，其中包括腱生蛋白C和I型胶原表达的升高。这些发现表明，水凝胶的维度决定了基质力学性质与新生基质沉积之间的关系。本研究为探究工程化微环境如何调控肌腱成纤维细胞的基质生成行为建立了一个框架，并为生物材料的设计提供了相关见解，用于
研究肌腱生物学和基质重塑。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助者信息
美国国立卫生研究院
R35GM157063
R00-HL151670
R01AR082348
P50AR080581
P30 AR069619
版权
本预印本的版权所有者为作者/资助者，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。
该内容依据 CC-BY 4.0 国际许可协议提供。
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Joshua Yu-Chung Liu，
Ziqian Yang，
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Mingyue Fan，
Evelyn Navarro Salazar，
Jiahao Liang，
Megan Killian，
Claudia Loebel
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2026.10.23.761444；
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https://doi.org/10.64898/2026.10.23.761444
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2026.10.23.761444；
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关键词：肌腱成纤维细胞 · 细胞外基质沉积 · 水凝胶 · 细胞机械感知 · YAP信号 · 三维培养
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.23.761444v1?rss=1