背景原条(primitive streak)的形成是胚胎发育过程中重要的发育里程碑之一。然而,对沿着原条前后轴的细胞命运多样化机制的理解仍然不完整。此外,前端和后端原条细胞的生物物理表型的差异,以及可能影响其功能并调节其命运决定的因素,也尚未研究清楚。目的在体外基于人类多能干细胞分化模型诱导产生前端和后端的原条细胞;定量表征前端与后端原条细胞的生物物理表型;探究调控前端和后端原条细胞命运决定的生物化学及力学因素。方法利用人类多能干细胞为基础的体外分化培养模型,优化分化条件获得前端和后端原条细胞,并结合传统的细胞生物学、分子生物学以及细胞力学实验手段,研究前端和后端原条细胞的生物物理表型,包括细胞形态、迁移能力、以及牵引力大小,及其生物化学与力学调控因素。结果通过优化分化条件,利用基于人类多能干细胞的体外培养系统有效得获得高纯度的前端和后端原条细胞;前端和后端原条细胞表现出明显不同的生物物理表型,包括细胞形态、迁移行为和产生牵引力的能力,这一差异能进一步受Activin A和BMP4介导的发育信号通路的调控,表明Activin A和BMP4活化分别行使anteriorizing和posteriorizing的信号功能;数据也进一步表明,细胞内的骨架收缩力可通过其对Activin A和BMP4介导的细胞内信号通路来调控前端和后端原条细胞的分化及其表型分叉。结论实验数据提供了有关前端和后端原条细胞生物物理表型差异的新信息,同时也揭示了细胞内骨架收缩力在调节前端和后端原条细胞分化中的重要作用。