在再生医学领域，雌性生殖干细胞（FGSCs）因其能分化为卵母细胞而备受瞩目，为不孕症治疗和卵巢功能修复提供可能。然而，如何在体外精确调控FGSCs的"静息-激活"转换并维持其干性，一直是重大挑战。传统二维培养环境（如培养皿）无法模拟天然细胞外基质的机械特性，易导致干细胞应激反应和分化潜能丧失。动物源性基质（如Matrigel）虽能提供三维环境，但成分复杂、批次差异大，且存在伦理和生物安全隐患。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进诊疗材料与技术实验室基因诊疗材料团队王凯喆副研究员长期从事DNA生物材料研究。近日，该团队与上海交通大学樊春海院士、吴际教授和上海大学李江研究员合作，开发了一种‌可编程刚度的DNA水凝胶‌作为人工三维细胞外基质调控FGSCs命运。

研究人员设计了一种等温分层自组装体系，通过调控C-HCR反应中引发剂与单体的比例，实现了DNA水凝胶刚度（270-1130 Pa）的独立编程，且不其改变化学成分和应力松弛速率。研究发现，通过调节DNA水凝胶刚度可以有效地控制FGSC的命运。在较硬的凝胶中FGSCs呈现伸展和增殖状态，在较软的凝胶中保持可逆的静息状态。静息态FGSCs释放后能完全恢复增殖能力，证实干性无损保存。经DNA水凝胶封装静息处理后的FGSCs，可以产生功能性卵母细胞、胚胎，更重要的是，产生了健康的后代。总之，具有可定制硬度的DNA水凝胶代表了FGSCs体外工程的新工具，在促进生殖和再生医学方面具有广阔应用前景。

该研究以“Dictating the fate of female germline stem cells using stiffness-programmed DNA hydrogels”为题，发表在Cell Biomaterials期刊上（原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celbio.2025.100144.）。第一作者为宁波材料所王凯喆副研究员、上海交通大学李小勇副研究员、魏雨涵博士、冯越月博士。论文通讯作者为上海交通大学樊春海院士、吴际教授、上海大学李江研究员。

本研究得到了国家重点研发计划（2022YFA0806301）、国家自然科学基金（22105124、22325406、21991134 和 T2188102）、新基石科学基金等项目的资助。

等温分层组装DNA水凝胶封装干细胞调控细胞命运示意图

（先进诊疗材料与技术实验室）