近日，北京航空航天大学生物与医学工程学院/医学科学与工程学院、北京生物医学工程高精尖中心、生物力学与力学生物学教育部重点实验室樊瑜波教授（通讯作者）、陈晓芳副教授（通讯作者）在生物材料领域知名期刊《Biomaterials》（IF 14，Q1区）发表研究论文，利用微环境因素调控细胞命运转变过程，促进体细胞重编程为诱导多能干细胞。

诱导多能干细胞（iPSC）具有类似于胚胎干细胞的增殖和分化能力，且能够保留患者基因背景，建立患者特异的疾病模型，在疾病机理研究及细胞治疗等方面具有广阔的应用前景。然而常规的细胞重编程体系无法精确控制细胞微环境（如细胞间粘附，细胞与基质间粘附等）和命运转变过程，一直以来诱导多能干细胞重编程被认为是一个随机过程，即哪些细胞最终能够被重编为iPSC是无法预测和控制的。

研究团队利用超疏水微孔阵列芯片（Superhydrophobic microwell array chip (SMAR-chip)）抑制细胞迁移、增强细胞间粘附的特点，在芯片上进行iPSC重编程。不同于常规培养皿上细胞的二维生长，芯片上发生了明显的细胞三维聚团。常规培养皿上，细胞经历初期的快速增殖后发生接触抑制，大部分细胞在这一时期停滞不前，无法进入成熟期。而芯片上的三维聚团克服了重编程过程中的增殖抑制和表观遗传障碍，促进细胞持续增殖和组蛋白甲基化、乙酰化修饰，提高多能性相关基因表达，进而使大部分细胞从初始期进入成熟期，大大提高了重编程效率，人和鼠成纤维细胞重编程效率均提高5倍以上。芯片上的微孔结构和超疏水层共同保证了iPSC克隆只能出现在微孔内，使整个重编程过程更加简便可控，易于追踪观察，有利于诱导多能干细胞技术的转化应用。该研究证明了物理微环境在细胞命运调控中发挥的重要作用。