由创伤、骨肿瘤切除、感染灶清除或先天性疾病引起的骨缺损是对人类健康的严重威胁。传统上，临床上对骨缺损的治疗主要采用自体骨移植、同种异体骨移植和人工骨置换等方法，但这些方法普遍存在来源有限、并发症及免疫排斥等问题。因此，基于骨组织工程技术构建功能化骨组织并应用于骨缺损治疗已成为未来的发展趋势。

研究表明，体外骨组织构建受到种子细胞、三维支架、生长因子及机械刺激等因素的影响。其中，缺乏类似生理环境的机械刺激严重影响骨组织的形成。人体内的骨组织具有多级孔隙结构，而由间隙液流动所产生的流体剪切力（FSS）是成骨相关细胞的主要机械刺激因素。此外，在成骨诱导条件下，骨髓间充质干细胞（BMSCs）经历了快速增殖期、早期基质成熟期和晚期矿化期，逐步分化为前成骨细胞、成骨细胞和骨细胞。不同阶段的细胞存在特定的生理功能和标志物。

随着研究的深入，越来越多的证据表明，不同类型的细胞在成骨分化过程中均能感受力学刺激，但反应也各不相同。尽管骨组织工程领域已有数十年发展，但对于MSCs在不同成骨分化阶段下的力学响应及其机制仍了解甚少。

值得注意的是，华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室的研究小组通过研究FSS对不同成骨分化阶段BMSCs的影响，揭示了FSS通过增强LaminA表达以及与METTL3相互作用促进早期基质成熟阶段BMSCs成骨分化的机制。

在这项研究中，研究人员首先对成骨分化诱导的BMSCs进行了表征和阶段划分，并观察到在成骨分化过程中，细胞经历了增殖、聚集和矿化阶段。相关基因及蛋白的检测表明，成骨诱导1至3天时，COL-I、RUNX2及OSX表达上升；在成骨诱导的第7天，细胞大量表达了成骨相关蛋白，如ALP、COL-I、RUNX2、OPN与OCN；而在14天后，细胞对成骨晚期标志蛋白的表达显著升高，但早期标志蛋白的表达则降低。这些结果表明，不同时间点的成骨诱导与细胞生长阶段具有明确的相关性。

此后，研究团队使用多腔道平行平板流动腔设备对不同阶段的细胞施加FSS刺激。结果表明，FSS可促进成骨分化，而在早期基质成熟阶段施加FSS对成骨相关基因及蛋白的表达影响尤为显著。

进一步分析FSS刺激对成骨分化的机制，研究发现FSS改变了细胞形态，促进了细胞骨架重排，并增强了LaminA的表达。通过使用细胞松弛素D和LaminA-siRNA，研究人员证实了细胞骨架和LaminA在FSS刺激中对细胞成骨分化的重要性。

此外，研究表明LaminA与METTL3之间的相互作用同样影响成骨分化。研究通过免疫荧光和蛋白共定位技术证实了LaminA与METTL3的共同存在，并观察到FSS作用下早期基质成熟期细胞中METTL3的表达显著提升。最终实验证实，抑制METTL3活性会显著降低COL-I、RUNX2、OCN和OPN的表达，从而抑制由FSS介导的成骨分化。

综上所述，该项研究揭示了FSS促进早期基质成熟阶段细胞成骨分化的可能机制，包括通过细胞骨架-LaminA的机械转导响应，增强METTL3的表达和稳定性，进而调控成骨相关基因及蛋白的表达。这一发现为力学刺激促进BMSCs成骨分化的分子机制开辟了新的方向，并为临床骨缺损的治疗提供了潜在的靶标。

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