科技日報訊 （記者趙漢斌）記者3月12日從昆明理工大學獲悉，該校靈長類轉化醫學研究院團隊牽頭，首次揭示了水凝膠模擬大腦海馬力學微環境調控神經干細胞衰老的機制，為腦衰老研究及神經退行性疾病療法開發提供了全新視角。相關成果發表于國際期刊《材料今日·生物》。

神經干細胞是維持海馬神經發育的關鍵，其增殖分化能力隨年齡下降成為腦衰老的重要特征，而干細胞微環境的力學變化對其功能的影響缺乏系統研究。針對這一科學空白，研究團隊展開系列實驗，首先通過納米壓痕技術發現，小鼠海馬組織硬度會隨年齡增長顯著升高，且與神經干細胞增殖能力下降呈關聯趨勢。

為模擬這一力學變化，該院季維智院士團隊張潤瑞、張磊課題組構建了與不同年齡海馬組織力學性質匹配的透明質酸—層粘連蛋白水凝膠，證實神經干細胞可通過YAP1核轉位感知基質硬度變化。實驗發現，柔軟基質能顯著促進神經干細胞增殖和神經元分化，高硬度基質則會抑制增殖并推動其向星形膠質細胞分化；老年神經干細胞在柔軟基質中可部分恢復增殖和向神經元分化的能力。

研究還通過檢測衰老標志物證實，高硬度水凝膠會誘導神經干細胞呈現明顯衰老特征。結合轉錄組分析，團隊發現基質硬度可重塑神經干細胞基因表達譜，通過調控細胞周期和黏附相關信號通路參與衰老調節，并鎖定Piezo1為介導這一機械信號的關鍵感受器。敲低該基因可恢復高硬度環境中神經干細胞的增殖能力。

值得一提的是，團隊在恒河猴神經干細胞中的驗證實驗顯示，靈長類神經干細胞同樣對基質硬度高度敏感，相關基因表達變化與小鼠結果高度一致，證明該調控機制在哺乳動物中具有進化保守性，僅在分化功能恢復上存在細微物種差異。

此項研究首次明確腦內力學微環境是調控海馬神經干細胞衰老的重要因素，提出可通過干預機械感知信號通路、重建年輕化微環境實現神經干細胞功能“年輕化”，為深入理解腦衰老機制、開發神經退行性疾病與腦損傷修復新型療法奠定了重要理論基礎。