2022年11月3日，应生命科学学院邀请，国家杰出青年科学基金获得者、苏州大学特聘教授李斌教授做客“百年南开之生命讲坛”，在线开展了以“椎间盘再生：材料与力学”为主题的学术报告。报告开始前，朱美峰研究员向与会师生介绍了李斌教授的研究经历及主要研究成果。
李斌教授现任国际华人骨研学会会员委员会主席、中国生物材料学会智能仿生生物材料分会副主委、中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会副主委等职，发表论文170余篇，参编专著12部，申请及授权发明专利20余项。
椎间盘的修复与再生是当今骨科医学研究的前沿热点。李斌教授首先向大家介绍了椎间盘的结构以及椎间盘退化所导致的临床症状。在椎间盘结构中，纤维环对于维持椎间盘的正常生物学功能起着至关重要的作用。但是，在椎间盘退变的过程中，纤维环组织会发生不可逆转的损伤，髓核突出导致临近神经受到压迫，造成腰痛、下肢麻木等一系列临床症状，严重的患者甚至会瘫痪。纤维环组织自愈能力有限，李斌教授团队在组织工程化纤维环修复方面做出了的大量研究。考虑到纤维环结构复杂，需要承受较大的力学载荷，李斌教授团队从材料与力学的角度出发，探究纤维环的复杂微观结构以及其在退变和再生过程中细胞功能的变化，探究多种力学信号对再生过程的影响及生物学机制，采用“材料与力学”相结合的策略，实现对细胞行为的精准调控，从而使纤维环功能性再生。
在第一部分工作中，李斌教授团队通过大量研究解析纤维环组织不同区域的细胞外基质成分，把纤维环组织由内到外分为三层，其中内层高表达II型胶原和蛋白聚糖，外层高表达I型胶原，不同区域的纤维环组织细胞形态和力学特性也呈现径向梯度变化的特点，证实了纤维环组织和细胞具有区域相关异质性的特征。随后，李斌教授团队进一步探索了在椎间盘退变的过程中是否同样存在区域异质性，通过对大鼠尾椎施加力学负荷，研究不同时期尾椎的变化，发现与中间层和外层纤维环相比，内层纤维环发生了更明显的组织紊乱与力学特性的改变。李斌教授团队从纤维环组织里分离出了具有集落形成能力的细胞，能够高表达干细胞表型标志物，并具有多向分化的潜能，并命名为纤维环源干细胞（AFSCs）。为了进一步解析关键细胞亚群，通过单细胞测序技术对纤维环的异质性细胞进行了深入分析，结果表明，在大鼠的纤维环组织中，不仅含有以表达I型胶原和II型胶原为标志的细胞，还具有干祖细胞、血管化以及炎症相关的细胞亚群，同时证明了在椎间盘退化的过程中，存在血管侵袭的现象，对于人源的纤维环组织分析也得到了类似的结果。
在第二部分研究工作中，李斌教授团队主要从力学角度的开展了大量研究，通过构建“cell island”模型，改变基材的硬度，进一步证实了应力对细胞增殖和分化的作用；通过制备具有不同杨氏模量和硬度的纳米纤维支架PECUU，证明了随着支架材料弹性模量的降低干细胞I型胶原的合成能力显著下调；通过合成具有不同粘弹性的水凝胶，发现具有较高损耗模量的粘弹性水凝胶更利于软骨组织的修复，也证实了基材的粘弹性同样可以调节组织的再生修复。为了研究力学刺激对细胞行为的影响，通过构建力学加载的细胞培养系统，对细胞施加周期性的拉伸应变，结果表明，适度的力学刺激可以通过YAP信号通路上调与细胞外基质合成相关的基因表达。抑制椎间盘退化，过度的力学刺激会通过CAV1信号通路促进与细胞外基质降解的相关基因表达，为椎间盘再生的生物材料设计提供了新的视角。
李斌教授团队也在功能材料构建用于椎间盘再生修复方面开展了大量的研究工作。
本次会议采取线上报告的方式进行，共有三百余名师生参会。报告结束后李斌教授与参会师生围绕椎间盘组织工程化材料设计，临床应用前景等问题进行了交流讨论。此次报告进一步增进了听会师生对椎间盘退化以及再生修复的认识和理解，为下一步的研究提供了有价值的参考信息。
