Neural stem cells (NSCs) can proliferate and differentiate into multiple cell types that constitute the nervous system. NSCs can be derived from developing fetuses, embryonic stem cells, or induced pluripotent stem cells. NSCs provide a good platform to screen drugs for neurodegenerative diseases and also have potential applications in regenerative medicine. Natural products have long been used as compounds to develop new drugs. In this review, natural products that control NSC fate and induce their differentiation into neurons or glia are discussed. These phytochemicals enable promising advances to be made in the treatment of neurodegenerative diseases.
Resveratrol (RES) plays a critical role in the fate of cells and longevity of animals via activation of the sirtuins1 (SIRT1) gene. In the present study, we intend to investigate whether RES could promote the self-renewal and neural-lineage differentiation in human umbilical cord derived MSCs (hUC-MSCs) in vitro at concentrations ranging from 0.1 to $10{\mu}M$, and whether it exerts the effects by modulating the SIRT1 signaling. Herein, we demonstrated that RES at the concentrations of 0.1, 1 and $2.5{\mu}M$ could promote cell viability and proliferation, mitigate senescence and induce expression of SIRT1 and Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA) while inhibit the expression of p53 and p16. However, the effects were reversed by 5 and $10{\mu}M$ of RES. Furthermore, RES could promote neural differentiation in a dose-dependent manner as evidenced by morphological changes and expression of neural markers (Nestin, ${\beta}III-tubulin$ and NSE), as well as pro-neural transcription factors Neurogenin (Ngn)1, Ngn2 and Mash1. Taken together, RES exerts a dosage-dependent effect on the self-renewal and neural differentiation of hUC-MSCs via SIRT1 signaling. The current study provides a new strategy to regulate the fate of hUC-MSCs and suggests a more favorable in vitro cell culture conditions for hUCMSCs-based therapies for some intractable neurological disorders.
Expression of HAND genes in sympathetic adrenal lineage suggests that HAND genes may regulate Mash-I independent neuronal genes. HAND genes are also expressed in other cell types, e.g. Cardiac cells, trophoblasts, and decidua, suggesting that HAND genes are not cell fate determination factors. It is unclear how HAND genes function specifically in different types of cells. Combinational actions of HANDs with other cell-lineage specific transcription factor may determine each cell fate and differentiation processes. Identifying the transcription target genes of HANDs and Mash-I will be important to elucidate the function of these bHLH factors in SNS factors in SNS development. (omitted)
The early steps of neural development in the vertebrate embryo are regulated by sets of transcription factors that control the induction of proliferative, pluripotent neural precursors, the expansion of neural plate stem cells, and their transition to differentiating neural progenitors. These early events are critical for producing a pool of multipotent cells capable of giving rise to the multitude of neurons and glia that form the central nervous system. In this review we summarize findings from gain- and loss-of-function studies in embryos that detail the gene regulatory network responsible for these early events. We discuss whether this information is likely to be similar in mammalian embryonic and induced pluripotent stem cells that are cultured according to protocols designed to produce neurons. The similarities and differences between the embryo and stem cells may provide important guidance to stem cell protocols designed to create immature neural cells for therapeutic uses.
Umair, Zobia;Kumar, Vijay;Goutam, Ravi Shankar;Kumar, Shiv;Lee, Unjoo;Kim, Jaebong
Molecules and Cells
/
제44권10호
/
pp.723-735
/
2021
Spemann organizer is a center of dorsal mesoderm and itself retains the mesoderm character, but it has a stimulatory role for neighboring ectoderm cells in becoming neuroectoderm in gastrula embryos. Goosecoid (Gsc) overexpression in ventral region promotes secondary axis formation including neural tissues, but the role of gsc in neural specification could be indirect. We examined the neural inhibitory and stimulatory roles of gsc in the same cell and neighboring cells contexts. In the animal cap explant system, Gsc overexpression inhibited expression of neural specific genes including foxd4l1.1, zic3, ncam, and neurod. Genome-wide chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq) and promoter analysis of early neural genes of foxd4l1.1 and zic3 were performed to show that the neural inhibitory mode of gsc was direct. Site-directed mutagenesis and serially deleted construct studies of foxd4l1.1 promoter revealed that Gsc directly binds within the foxd4l1.1 promoter to repress its expression. Conjugation assay of animal cap explants was also performed to demonstrate an indirect neural stimulatory role for gsc. The genes for secretory molecules, Chordin and Noggin, were up-regulated in gsc injected cells with the neural fate only achieved in gsc uninjected neighboring cells. These experiments suggested that gsc regulates neuroectoderm formation negatively when expressed in the same cell and positively in neighboring cells via soluble factors. One is a direct suppressive circuit of neural genes in gsc expressing mesoderm cells and the other is an indirect stimulatory circuit for neurogenesis in neighboring ectoderm cells via secreted BMP antagonizers.
Recent evidence has suggested that trunk neural crest cell generally assumed to have equivalent differentiation potentials, demonstrate differentiation bias along the anterior/posterior axis. In amphibian and fish, neural crest cells give rise to three chromatophore types, melanophores, xantho-phores, and iridophores. Each pigment cell type has distinct characteristics but there is speculation about the cellular plasticity that exists among them. Neural crest cells migrate along specific routes, ventromedially and dorsolaterally. Neural crest cells that travel dorsolaterally are the first cells to begin migration in the axolotl and are the major contributors to the visible pigment pattern. Many factors and mechanisms that are responsible for guiding migratory neural crest cells along potential pathways or determining their fate remain unknown. A single lineage of the crest, which becomes restricted to one of the three pigment cell types, gives us the opportunity to examine the existence of neural crest stem cell populations and cellular plasticity. Study presented here showed results from recent in vitro studies designed to identify parameters influencing differentiation events of individual neural crest-derived pigment cell lineages. Melanophore production from neural crest explants originating from different levels along the anterior/posterior axis of wild type-axolotl embryos were compared and demonstrate that the differentiation of melanophores is enhanced in subpopulation of neural crest treated with forskolin. Forskolin (an adenylate cyclase activator) increases intracellular CAMP concentration and eventually activates the protein kinase-A signaling pathway. Melanophore number, melanin content, and tyrosinase activity in explants taken from the anterior-most region of the crest increased significantly in response to forskolin treatment. This study suggests implications of region specific influences and developmental regulation in the development of pigment pattern.
Lee, Ji-Eun;Cho, Kyu Eun;Lee, Kyung Eun;Kim, Jaesang;Bae, Yun Soo
Molecules and Cells
/
제37권12호
/
pp.907-911
/
2014
The function of reactive oxygen species (ROS) as second messengers in cell differentiation has been demonstrated only for a limited number of cell types. Here, we used a well-established protocol for BMP2-induced neuronal differentiation of neural crest stem cells (NCSCs) to examine the function of BMP2-induced ROS during the process. We first show that BMP2 indeed induces ROS generation in NCSCs and that blocking ROS generation by pretreatment of cells with diphenyleneiodonium (DPI) as NADPH oxidase (Nox) inhibitor inhibits neuronal differentiation. Among the ROS-generating Nox isozymes, only Nox4 was expressed at a detectable level in NCSCs. Nox4 appears to be critical for survival of NCSCs at least in vitro as down-regulation by RNA interference led to apoptotic response from NCSCs. Interestingly, development of neural crest-derived peripheral neural structures in Nox4-/- mouse appears to be grossly normal, although Nox4-/- embryos were born at a sub-Mendelian ratio and showed delayed over-all development. Specifically, cranial and dorsal root ganglia, derived from NCSCs, were clearly present in Nox4-/- embryo at embryonic days (E) 9.5 and 10.5. These results suggest that Nox4-mediated ROS generation likely plays important role in fate determination and differentiation of NCSCs, but other Nox isozymes play redundant function during embryogenesis.
Embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) have been used as promising tools for regenerative medicine, disease modeling, and drug screening. Traditional and common strategies for pluripotent stem cell (PSC) differentiation toward disease-relevant cell types depend on sequential treatment of signaling molecules identified based on knowledge of developmental biology. However, these strategies suffer from low purity, inefficiency, and time-consuming culture conditions. A growing body of recent research has shown efficient cell fate reprogramming by forced expression of single or multiple transcription factors. Here, we review transcription factor-directed differentiation methods of PSCs toward neural, muscle, liver, and pancreatic endocrine cells. Potential applications and limitations are also discussed in order to establish future directions of this technique for therapeutic purposes.
Koh, Young Eun;Choi, Eui-Hwan;Kim, Jung-Woong;Kim, Keun Pil
Molecules and Cells
/
제45권11호
/
pp.820-832
/
2022
As a potential candidate to generate an everlasting cell source to treat various diseases, embryonic stem cells are regarded as a promising therapeutic tool in the regenerative medicine field. Cohesin, a multi-functional complex that controls various cellular activities, plays roles not only in organizing chromosome dynamics but also in controlling transcriptional activities related to self-renewal and differentiation of stem cells. Here, we report a novel role of the α-kleisin subunits of cohesin (RAD21 and REC8) in the maintenance of the balance between these two stem-cell processes. By knocking down REC8, RAD21, or the non-kleisin cohesin subunit SMC3 in mouse embryonic stem cells, we show that reduction in cohesin level impairs their self-renewal. Interestingly, the transcriptomic analysis revealed that knocking down each cohesin subunit enables the differentiation of embryonic stem cells into specific lineages. Specifically, embryonic stem cells in which cohesin subunit RAD21 were knocked down differentiated into cells expressing neural alongside germline lineage markers. Thus, we conclude that cohesin appears to control the fate determination of embryonic stem cells.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.