实现功能性造血干细胞（HSCs）的长期体外扩增对于推进基于HSCs的临床治疗至关重要。虽然已知机械敏感离子通道在造血系统中起关键作用，但它们在HSC扩增中的作用尚不清楚。

2026年1月9日，浙江大学基础医学院/良渚实验室钱鹏旭研究员、浙江大学医学院附属第一医院/良渚实验室黄河教授与中国科学技术大学姜洪源教授团队合作在Cell Research 在线发表题为Transient mechanical activation of the Piezo1 channel facilitates ex vivo expansion of hematopoietic stem cells的研究论文，该研究发现Piezo1在造血干细胞中高度表达。

基因缺失和Piezo1的长时间化学激活都会损害培养的HSC功能，这表明在培养中维持HSC需要Piezo1的短暂机械激活。总之，这些发现表明PS500能够瞬时激活Piezo1并有效、无毒地扩增功能性造血干细胞，为临床应用的可移植造血干细胞的产生提供了一种有希望的方法。

造血干细胞（HSCs）通过自我更新和分化成所有成熟的血液谱系，每天产生数十亿个血细胞。造血干细胞移植是白血病患者化疗或放疗后的有效治疗方法，移植成功和存活强烈依赖于移植造血干细胞的数量。

因此，利用基因操作、细胞因子、小分子、生物材料和聚合物等策略，优化体外HSC扩增已成为一个关键的研究目标。尽管取得了进展，但在体外扩增过程中维持长期的再繁殖能力仍然是一个临床挑战，需要进一步努力生产足够的功能性造血干细胞用于治疗。

当前扩增方法的一个主要限制是缺乏模拟HSC生态位的微环境，而微环境可以调节HSC的静止、增殖和分化。生态位通过生物化学和生物力学信号影响造血干细胞。虽然大多数研究都集中在生化和细胞成分上，但机械线索的作用仍未得到充分探索，尽管有证据表明它们在造血发育和衰老中很重要。成人HSC的自我更新和分化受内力和细胞外基质（ECM）机制的调节。

造血干细胞主要通过整合素感知ECM的刚度、弹性和几何形状，整合素介导的机械转导已被用于扩增造血干细胞和祖细胞（HSPCs）。机械敏感离子通道是另一类将机械刺激转化为细胞内信号的机械传感器，在成体干细胞、免疫细胞和其他血细胞中起着关键作用。

然而，它们对体外HSC扩增的影响及其增强这种扩增的潜力尚不清楚。该研究检测了机械敏感离子通道在培养的HSC扩增中的作用，并评估其操作是否可以改善扩增结果。该研究可能会增强造血干细胞为基础的治疗的临床潜力。

文章模式图（图源自Cell Research ）

该研究发现Piezo1在造血干细胞中高度表达。基因缺失和Piezo1的长时间化学激活都会损害培养的HSC功能，这表明在培养中维持HSC需要Piezo1的短暂机械激活。为了实现这一目标，该研究筛选了各种微球，发现PS500（500纳米聚苯乙烯微球）显著增强了小鼠骨髓造血干细胞的体外扩增和长期再生能力。

PS500还扩增了人类脐带血造血干细胞在免疫缺陷小鼠体内的移植能力。在机制上，PS500激活Piezo1，触发Ca2+依赖性增殖细胞因子的表达和随后的STAT3激活，从而支持HSC自我更新和增殖。总之，这些发现表明PS500能够瞬时激活Piezo1并有效、无毒地扩增功能性造血干细胞，为临床应用的可移植造血干细胞的产生提供了一种有希望的方法。

良渚实验室研究员王琪炜为本工作的第一作者，浙江大学基础医学院博士生曾欣、姜玲俐，博士后鲁欢及中国科学技术大学博士后杨昊翔为共同第一作者。浙江大学基础医学院/良渚实验室钱鹏旭研究员、浙江大学医学院附属第一医院/良渚实验室黄河教授和中国科学技术大学姜洪源教授为共同通讯作者。浙江大学基础医学院孙洁研究员、杨帆研究员，生研院夏鹏研究员，化工学院赵骞教授，中国科学技术大学倪芳教授对本工作提供了重要的技术支持。

https://www.nature.com/articles/s41422-025-01209-1