焦点接着依存性メカノ感受性幹細胞分化の高いコンテンツ画像分析

ヒト間葉系幹細胞（HMSC）は、細胞外マトリックス（ECM）剛性を含む多くの刺激から分化の手がかりを受けます。剛性やその他の物理的手がかりを感知するために使用される経路は現在理解されており、焦点癒着の中にタンパク質が含まれています。新規の機械感受性タンパク質の発見のペースを迅速に前進させるために、in silicoと高スループットのin vitro法の組み合わせを使用して、染色キナーゼ結合部位の47の異なる焦点接着タンパク質を分析しました。上位6件の候補タンパク質の小さな干渉RNAで処理されたHMSCの高含有量イメージングは​​、骨形成および筋原性分化の両方に新しい効果を示しました。ビンキュリンとSORBS1は、剛性を介した筋原性および骨形成分化にそれぞれ必要でした。MAPK1（ERK2とも呼ばれる）に結合したこれらのタンパク質は両方とも、各系統のメカノセンシングにおけるコンテキスト固有の役割を果たしていることを示唆しています。これらのサイトの検証が実行されました。この高スループットシステムは、剛性を介した幹細胞分化を分析するために特異的に構築されていますが、他の物理的キューに拡張して、機械的シグナル伝達をより広く評価し、センサーの発見のペースを増加させることができます。

Human mesenchymal stem cells (hMSCs) receive differentiation cues from a number of stimuli, including extracellular matrix (ECM) stiffness. The pathways used to sense stiffness and other physical cues are just now being understood and include proteins within focal adhesions. To rapidly advance the pace of discovery for novel mechanosensitive proteins, we employed a combination of in silico and high throughput in vitro methods to analyze 47 different focal adhesion proteins for cryptic kinase binding sites. High content imaging of hMSCs treated with small interfering RNAs for the top 6 candidate proteins showed novel effects on both osteogenic and myogenic differentiation; Vinculin and SORBS1 were necessary for stiffness-mediated myogenic and osteogenic differentiation, respectively. Both of these proteins bound to MAPK1 (also known as ERK2), suggesting that it plays a context-specific role in mechanosensing for each lineage; validation for these sites was performed. This high throughput system, while specifically built to analyze stiffness-mediated stem cell differentiation, can be expanded to other physical cues to more broadly assess mechanical signaling and increase the pace of sensor discovery.