Transient mechanical activation of the Piezo1 channel facilitates ex vivo expansion of hematopoietic stem cells.
研究背景
造血干细胞（HSCs）体外扩增对提升移植疗法临床应用意义重大，但现有技术难兼顾维持其长期重建造血能力与高效扩增。机械敏感性离子通道Piezo1在HSC扩增中的作用不明，本研究聚焦于此并探索扩增策略。
方法速览
研究运用基因敲除小鼠模型、流式细胞术、移植实验、RNA测序等多种手段，评估Piezo1作用及调控机制，验证PS500微球扩增效果。
主要发现
- Piezo1是关键因子
转录组分析显示Piezo1在HSC高表达。Piezo1缺失或抑制，体外培养HSC的数量、集落形成及造血重建能力均下降，相关基因表达也改变。
- 化学激活有损害
Piezo1激动剂短期促HSC比例略升，长期则降低数量和存活率，引发氧化应激致凋亡，人脐带血HSC中也有类似结果。
- 特定微球可扩增
500 nm聚苯乙烯微球（PS500）能显著提升小鼠骨髓HSC数量，扩增倍数高，移植后造血重建能力强，且生物相容性好。
- 微球激活机制
PS500与HSC接触瞬时激活Piezo1通道，诱导Ca²⁺内流，通过Ca²⁺ - IL - 6 - Stat3信号轴促进扩增，Piezo1缺失或抑制可阻断该效应。
- 可扩增人脐带血HSC
PS500与小分子化合物联用，提升人脐带血CD34⁺细胞和HSC扩增倍数，移植后造血重建能力良好。
总结展望
本研究首次揭示Piezo1在HSC体外扩增的关键作用，开发PS500微球扩增策略并明确其调控机制。不过，PS500与HSC相互作用物理机制、人HSC长期功能及临床转化仍待深入研究。