美國研究人員發現，利用軟凝膠基質代替硬培養皿來培養小鼠胚胎干細胞，無需添加昂貴的生長因子，便可讓干細胞培養物長時間維持同質的多能狀態。研究人員表示，這一技術在未來的再生醫學中有著巨大的應用前景。相關論文發表在《公共科學圖書館·綜合》雜志上。
干細胞研究面臨的主要障礙就是如何讓小鼠胚胎干細胞培養物保持一種均一的多能狀態。多能干細胞可自發地分化成皮膚或者肌肉等不同的組織類型，長期以來，科學家都是利用一種被稱作生長因子的化學物質來維持干細胞的多能態不變，但即便如此，培養出來的干細胞還是會很快進入各自的分化階段，呈現出不同的基因表達和形態，這種多樣性分化使得干細胞培養物很難被誘導生成所需的特定組織。
該研究負責人之一、伊利諾伊大學基因組生物學研究所動物科學教授田中哲也表示，可以從培養一群同質的未分化細胞入手，誘使其分化成特定的細胞類型以實現臨床應用。
研究小組發現，多能小鼠胚胎干細胞喜歡“抱團”黏附在一起，而處于群體邊緣、與堅硬的培養皿接觸的細胞分化速度相對較快，于是他們決定對小鼠胚胎干細胞進行機械學研究而非化學研究。由于干細胞比成熟細胞要柔軟10倍，研究人員猜測是否是培養皿和細胞之間的機械力刺激了細胞分化，并通過前期研究證實，即使很小的機械力也可誘導細胞分化。
接下來，研究小組將小鼠胚胎干細胞分成3組進行平行試驗：*組用加入了生長因子的常規培養基培養；第二組采用與這些細胞同樣硬度的軟凝膠基質進行培養，并加入生長因子；第三組同樣用軟凝膠基質培養，但沒有加入生長因子。結果顯示，即使缺乏生長因子，利用軟凝膠基質培養的干細胞在3個多月傳代20次后仍能表現出更明顯的同質性和多能性。
研究合作者、伊利諾伊大學機械科學和工程系教授王寧（音譯）說，這體現了事物的兩面性：機械力能夠誘導分化，但如果降低培養基和干細胞之間的機械力，就可以將干細胞保持在多能狀態。這項研究證實了在干細胞分化過程中力學環境的重要性不亞于化學生長因子。在活的有機體中，細胞只在短期內分泌生長因子，而機械力則始終在影響每個細胞。
研究小組下一步打算利用這種新技術來培養誘導多能干細胞（iPS），雖然iPS細胞醫學應用前景廣闊，但也是出了名的難以培養。田中哲也說：“我們可以試著在同樣的軟基質上培養小鼠iPS細胞，看看是否也能獲得同質的干細胞培養物。如果情況的確如此，其產生的影響無疑將是巨大的。”
