间充质基质细胞 (MSC) 的多能性和谱系承诺的退出取决于来自干细胞生态位的微环境线索，但在体内将细胞命运引导到所需的谱系仍然是一个挑战。越来越多的证据表明， 糖胺聚糖 (GAG) 可用于激活或隔离生长因子，具体作用取决于硫酸化水平。据推测，差异硫酸化的生物材料可以帮助 MSC 的发育谱系指导，以指导体内组织形态发生。

图1 肝素变体对 Hedgehog 和 BMP 信号传导的影响。

通过应用一种新的可注射的 TGFβ 负载肝素-PEG-水凝胶，作者在这里获得了根据硫酸盐化状态在软骨与软骨内途径下控制体内骨骼干细胞命运的能力。高硫酸化允许刺猬蛋白、BMP 和 WNT 途径的长 期 TGFβ 保留和沉默，安装前软骨形成和抗肥大提示，允许在体内生长永久的、富含 II 型胶原蛋白的新软骨，并长期抵抗钙化和骨形成。肝素的选择性 6-O/N-脱硫支持 Hedgehog/BMP/WNT 信号转导谱系转化为软骨内分化，具有强烈的肥大/成骨标记表达和组织钙化。这项工作将 GAG 硫酸化确定为通过沉默促肥大途径来确定软骨干细胞命运的关键利基指令信号，提供了关于 GAG 修饰模式如何在体内组织形态发生过程中确定细胞谱系选择的第一个原理证明 。

图2 从水凝胶中累积释放 TGFβ1。

图3 来自人 MSC 在肝素和 6-O/N-脱硫肝素中的新软骨与体内无肝素 PEG-水凝胶的生长。

图4 肝素的硫酸化决定了人 MSC 的体内谱系commitment。

图5 肝素硫酸化指导新软骨的体内矿化。

相关论文以题为 Sulfation of Glycosaminoglycan Hydrogels Instructs Cell Fate and Chondral versus Endochondral Lineage Decision of Skeletal Stem Cells In Vivo 发表在《 Advanced Functional Materials 》上。 通讯作者 是 海德堡大学医院实验骨科研究中心 Wiltrud Richter 教授 。

参考文献 ：

doi.org/10.1002/adfm.202109176