间充质干细胞再发子刊！边黎明/张琨雨/张余/赵剑阳Nature子刊：细胞编程网络重构的力学异质性水凝胶通过机械-表观遗传调控促进组织再生

这项研究直击再生材料领域一个长期被忽视、但极其关键的问题：真实的细胞外基质（ECM）不是“固定刚度”的材料，而是一个会被细胞不断重塑、并逐步形成力学异质性的动态系统。而现有多数水凝胶，即便强调“可调刚度”，本质上仍是由材料预先决定命运，而非由细胞主导。
华南理工大学边黎明/张琨雨/广东省人民医院骨科张余/华南理工大学赵剑阳提出了一种全新的设计思路——细胞编程自适应收缩（CPAC）水凝胶。在这一体系中，材料并不主动“指挥”干细胞分化，而是将结构重塑的控制权交还给细胞本身：
间充质干细胞（MSCs）在早期成骨分化过程中分泌碱性磷酸酶（ALP），这一内源性信号触发水凝胶中磷酸化微凝胶发生亲水–疏水转变并收缩，从而在局部形成自发的力学异质性微区。
更重要的是，这种“由细胞驱动的局部变硬”并非被动结果，而是形成了一个正反馈闭环：
局部力学异质性 → 机械感知增强 → 成骨相关 miRNA（如 miR-124、miR-214、miR-26a）上调 → 抑制 EZH2 → 降低 H3K27me3 → 成骨基因转录激活 → ALP 进一步上升 → 基质继续重塑。
也就是说，这个水凝胶首次在材料层面打通了“力学信号—表观遗传—细胞命运”这一完整因果链条。在大鼠颅骨缺损模型中，MSC 负载的 CPAC 水凝胶显著增强骨再生效果，证明这种细胞主导、可演化的力学微环境在体内同样有效。
相关研究以 Mechanically heterogeneous hydrogel with cell programmed network restructuring promotes tissue regeneration by mechano-epigenetic modulation发表在Nature Communications 上。
1 细胞编程自适应收缩（CPAC）水凝胶的整体设计与应用场景图1｜用于治疗大鼠临界尺寸颅骨缺损的 MSC 负载 CPAC 水凝胶设计示意图。
2 可被细胞重构的动态网络结构构建图2｜CPAC 水凝胶的合成与结构表征。
3力学异质性微环境增强成骨潜能图3｜CPAC 水凝胶在体外促进 MSC 成骨分化。
4局部力学增强驱动细胞机械感知图4｜CPAC 水凝胶中动态局部硬化促进 MSC 的机械信号转导。
5从力学信号到表观遗传重塑的成骨调控轴图5｜机械-表观遗传调控主导 CPAC 水凝胶中 MSC 的成骨分化。
6体内验证：细胞主导力学演化促进骨修复图6｜CPAC 水凝胶在大鼠颅骨缺损模型中促进体内骨再生。