f-SPION介导的磁刺激通过细胞骨架动态调控，实现Piezo1的门控激活，从而促进施万细胞的修复性重编程

《Journal of Nanobiotechnology》：f-SPION-mediated magnetic stimulation induces reparative Schwann cell reprogramming via cytoskeletal dynamics - gated activation of Piezo1

Schwann细胞（SCs）通过机械信号转导实现再生表型转换，本研究设计磁纳米颗粒靶向调控的梯度磁场平台，证实磁力可激活SCs细胞骨架动力学及Piezo1通道钙信号通路，促进大鼠坐骨神经再生。

　　

摘要

背景

周围神经在损伤后具有显著的自我再生能力，这主要归因于施万细胞（Schwann cells, SCs）的表型可塑性以及它们转变为修复支持状态（rSCs）的能力。施万细胞向这种修复性表型的转录重编程对于促进神经再生至关重要。虽然这一过程传统上被认为是由生化因素调控的，但最近在机械生物学领域的进展强调了机械信号在调节施万细胞行为和基因表达中的关键作用。在这项研究中，我们试图开发一种基于生物靶向磁性纳米颗粒和定制设计的梯度磁场的磁驱动机械刺激平台，以实现施万细胞重编程的工程控制。

结果

我们设计并合成了具有特定针对肌动蛋白细胞骨架的生物靶向亲和力的荧光超顺磁性氧化铁超颗粒（f-SPIONs），从而提高了纳米磁力传递的空间精度。同时，我们基于电磁原理设计了一种梯度磁场发生器，以实现磁刺激的高时间分辨率。通过将f-SPIONs与外部磁场结合，我们开发了一种能够远程传递非侵入性、高时空分辨率力的磁机械刺激平台。在磁刺激下，施万细胞表现出向修复性表型的强烈重编程，有效增强了大鼠模型中的坐骨神经再生。对这一现象的机械转导机制的研究表明，f-SPION介导的磁刺激激活了肌动蛋白细胞骨架的动态变化，调控了机械敏感离子通道Piezo1的开放，并触发了钙离子内流，最终诱导了rSCs的重编程。

结论

施万细胞对外部机械环境非常敏感，能够将机械信号转化为细胞内的生化信号，从而调节其功能状态。通过整合磁性纳米材料和外部施加的磁场所开发的“磁机械神经调节”策略，为生物医学研究和周围神经损伤的治疗提供了创新的机械治疗工具和新的视角。

图形摘要