來自東京都立大學的研究人員近日發現，幹細胞核的海綿性（sponginess）和粘性（stickiness）是如何控制它們“分化”成專門的細胞。他們發現，細胞核開始時是固體狀，但隨著時間的推移會變得更像液體。

傳遞到其內部的力量較少，讓細胞致力於某種分化途徑。幹細胞如何選擇和保持分化路徑，仍然是醫學科學的一個關鍵問題。

目前，對生物材料和生命系統的大部分理解停留在生物化學層面，是連接大量複雜化學品的錯綜複雜的途徑。然而，迅速崛起的機械生物學領域採取了一種不同的方法，研究活體材料如何對物理刺激做出反應，比如細胞內部和外部的柔軟度。

複雜的混合物，如細胞內部，既有海綿狀、固體狀的特徵（elasticity），又有粘性、液體狀的特徵（viscosity），加起來就是對材料如何對力作出反應的更完整描述。這就是所謂的粘彈性（viscoelasticity）。

這不僅適用於細胞，也適用於它們所構成的東西。由東京都立大學的Hiromi Miyoshi 副教授領導的團隊一直在研究人類間質乾細胞的細胞核，這是一種可以成熟（或”分化”）為多種細胞類型的細胞，包括肌肉、脂肪、骨骼和軟骨。

他們將微小的惰性珠子引入細胞核，看到它們在周圍的熱能作用下擺動。該小組研究了這種運動並測量了細胞核內部的粘彈性，這種方法被稱為微流變學（micro-rheology）。該技術給出了兩個量，即儲存和損失模量，它們對應於材料的彈性和粘度。他們將注意力集中在分化為成骨細胞（骨細胞）的細胞核上。這是第一次在人類幹細胞的整個分化過程中跟踪細胞核的粘彈性。

隨著細胞變得更加細分和專業化，研究小組發現細胞核變得不再是固體，而是更像液體。當一個固體物質球被戳中時，力量會直接傳遞到其核心。當它的粘性大於彈性時，情況就不是這樣了。當它變得更像液體時，細胞核在分化時變得不那麼容易受到外部力量的影響，越來越多地致力於它所選擇的分化路徑，這就是所謂的可塑性（對變化的反應能力）和平衡性（對變化的抵抗力）之間的平衡。觀察DNA在細胞核中的分佈，他們發現細胞核的粘彈性的大部分變化與染色質的聚集有關，染色質是由DNA和蛋白質組成的多成分結構。