機械的信号は、主要な繊毛を介したメカニズムを通じて骨形成の運命を促進します

長い間疑われてきましたが、機械的負荷の増加に対応するために形成された骨が骨格幹細胞からの骨芽細胞の作成に関連していることは長い間疑われてきました。実際、生物物理学的刺激は、この研究で骨形成系統のコミットメントin vitroを強力に調節し、緑色蛍光タンパク質を発現する骨髄細胞を移植し、系統の追跡を可能にし、骨形成応答を誘発するためにマウスを生物物理学的刺激にしました。荷重に応じて活性骨形成表面近くの骨マトリックス内に埋め込まれた移植された前駆細胞に由来する細胞を検出し、初めて、機械的信号が骨骨髄細胞のホーミングと付着が骨の表面へのホーミングと付着を促進し、骨形成へのコミットメントを強化することを実証しました。これらの細胞の系統in vivoさらに、誘導性CRE/LOX組換えシステムを使用して、移植細胞とその子孫の意志で、原発性繊毛形成に不可欠な遺伝子であるキネシンファミリーメンバー3A（KIF3A）を削除して、どの組織に関係なく子孫を削除しました。それらを取り入れました。前駆細胞集団の主要な繊毛であるメカセンシングオルガネラの破壊は、機械的刺激に応じて形成される骨の量を大幅に減少させました。私たちの研究の集合的結果は、新しい実験的幹細胞機械生物学モデルで、機械的信号が骨形成系統のコミットメントを強化し、主要な繊毛がこのプロセスに貢献することを直接示しています。、R.、ジェイコブス、C。R。機械的信号は、主要な繊毛を介したメカニズムを通じて骨形成運命を促進します。

It has long been suspected, but never directly shown, that bone formed to accommodate an increase in mechanical loading is related to the creation of osteoblasts from skeletal stem cells. Indeed, biophysical stimuli potently regulate osteogenic lineage commitmentin vitro In this study, we transplanted bone marrow cells expressing green fluorescent protein, to enable lineage tracing, and subjected mice to a biophysical stimulus, to elicit a bone-forming response. We detected cells derived from transplanted progenitors embedded within the bone matrix near active bone-forming surfaces in response to loading, demonstrating for the first time, that mechanical signals enhance the homing and attachment of bone marrow cells to bone surfaces and the commitment to an osteogenic lineage of these cellsin vivo Furthermore, we used an inducible Cre/Lox recombination system to delete kinesin family member 3A (Kif3a), a gene that is essential for primary cilia formation, at will in transplanted cells and their progeny, regardless of which tissue may have incorporated them. Disruption of the mechanosensing organelle, the primary cilium in a progenitor population, significantly decreased the amount of bone formed in response to mechanical stimulation. The collective results of our study directly demonstrate that, in a novel experimental stem cell mechanobiology model, mechanical signals enhance osteogenic lineage commitmentin vivoand that the primary cilium contributes to this process.-Chen, J. C., Hoey, D. A., Chua, M., Bellon, R., Jacobs, C. R. Mechanical signals promote osteogenic fate through a primary cilia-mediated mechanism.