Vertebrate neurogenesis requires inhibition of endogenous bone morphogenetic protein (BMP) signals in the ectoderm. Blocking of BMPs in animal cap explants causes the formation of anterior neural tissues as a default fate. To identify genes involved in the anterior neural specification, we analyzed gene expression profiles using a Xenopus Affymetrix Gene Chip after BMP-4 inhibition in animal cap explants. We found that the xCyp26c gene, encoding a retinoic acid (RA) degradation enzyme, was upregulated following inhibition of BMP signaling in early neuroectodermal cells. Whole-mount in situ hybridization analysis showed that xCyp26c expression started in the anterior region during the early neurula stage. Overexpression of xCyp26c weakly induced neural genes in animal cap explants. xCyp26c abolished the expression of all trans-/cis-RA-induced posterior genes, but not basic FGF-induced posterior genes. Depletion of xCyp26c by morpholino-oligonucleotides suppressed the normal formation of the axis and head, indicating that xCyp26c plays a critical role in the specification of anterior neural tissue in whole embryos. In animal cap explants, however, xCyp26c morpholinos did not alter anterior-to-posterior neural tissue formation. Together, these results suggest that xCyp26c plays a specific role in anterior-posterior (A-P) neural patterning of Xenopus embryos.
Because the average human life span has recently increased, the number of patients who are diagnosed with neurodegenerative diseases has escalated. Recent advances in stem cell research have given us access to unlimited numbers of multi-potent or pluripotent cells for screening for new drugs for neurodegenerative diseases. Neural stem cells (NSCs) are a good model with which to screen effective drugs that increase neurogenesis. Recent technologies for human embryonic stem cells (ESCs) or induced pluripotent stem cells (iPSCs) can provide human cells that harbour specific neurodegenerative disease. This article discusses the use of NSCs, ESCs and iPSCs for neurodegenerative drug screening and toxicity evaluation. In addition, we introduce drugs or natural products that are recently identified to affect the stem cell fate to generate neurons or glia.
Anne Herrmann;Anne K. Meyer;Lena Braunschweig;Lisa Wagenfuehr;Franz Markert;Deborah Kolitsch;Vladimir Vukicevic;Christiane Hartmann;Marlen Siebert;Monika Ehrhart-Bornstein;Andreas Hermann;Alexander Storch
International Journal of Stem Cells
/
v.16
no.3
/
pp.293-303
/
2023
Background and Objectives: The physiological oxygen tension in fetal brains (~3%, physioxia) is beneficial for the maintenance of neural stem cells (NSCs). Sensitivity to oxygen varies between NSCs from different fetal brain regions, with midbrain NSCs showing selective susceptibility. Data on Hif-1𝛼/Notch regulatory interactions as well as our observations that Hif-1𝛼 and oxygen affect midbrain NSCs survival and proliferation prompted our investigations on involvement of Notch signalling in physioxia-dependent midbrain NSCs performance. Methods and Results: Here we found that physioxia (3% O2) compared to normoxia (21% O2) increased proliferation, maintained stemness by suppression of spontaneous differentiation and supported cell cycle progression. Microarray and qRT-PCR analyses identified significant changes of Notch related genes in midbrain NSCs after long-term (13 days), but not after short-term physioxia (48 hours). Consistently, inhibition of Notch signalling with DAPT increased, but its stimulation with Dll4 decreased spontaneous differentiation into neurons solely under normoxic but not under physioxic conditions. Conclusions: Notch signalling does not influence the fate decision of midbrain NSCs cultured in vitro in physioxia, where other factors like Hif-1𝛼 might be involved. Our findings on how physioxia effects in midbrain NSCs are transduced by alternative signalling might, at least in part, explain their selective susceptibility to oxygen.
FGF9/16/20 signaling pathway specify the developmental fates of notochord, mesenchyme, and neural cells in ascidian embryos. Although a conserved Ras/MEK/Erk/Ets pathway is known to be involved in this signaling, the detailed mechanisms of regulation of FGF signaling pathway have remained largely elusive. In this study, we have isolated Hr-Erf, an ascidian orthologue of vertebrate Erf, to elucidate interactions of transcription factors involved in FGF signaling of the ascidian embryo. The Hr-Erf cDNA encompassed 3110 nucleotides including sequence encoded a predicted polypeptide of 760 amino acids. The polypeptide had the Ets DNA-binding domain in its N-terminal region. In adult animals, Hr-Erf mRNA was predominantly detected in muscle, and at lower levels in ganglion, gills, gonad, hepatopancreas, and stomach by quantitative real-time PCR (QPCR) method. During embryogenesis, Hr-Erf mRNA was detected from eggs to early developmental stage embryos, whereas the transcript levels were decreased after neurula stage. Similar to the QPCR results, maternal transcripts of Hr-Erf was detected in the fertilized eggs by whole-mount in situ hybridization. Maternal mRNA of Hr-Erf was gradually lost from the neurula stage. Zygotic expression of Hr-Erf started in most blastomeres at the 8-cell stage. At gastrula stage, Hr-Erf was specifically expressed in the precursor cells of brain and mesenchyme. When MEK inhibitor was treated, embryos resulted in loss of Hr-Erf expression in mesenchyme cells, and in excess of Hr-Erf in a-line neural cells. These results suggest that zygotic Hr-Erf products are involved in specification of mesenchyme and neural cells.
Park, Un-Chul;Cho, Myung-Soo;Park, Jung-Hyun;Kim, Sang-Jin;Ku, Seung-Yup;Choi, Young-Min;Moon, Shin-Yong;Yu, Hyeong-Gon
Clinical and Experimental Reproductive Medicine
/
v.38
no.4
/
pp.216-221
/
2011
Objective: To differentiate the human embryonic stem cells (hESCs) into the retinal pigment epithelium (RPE) in the defined culture condition and determine its therapeutic potential for the treatment of retinal degenerative diseases. Methods: The embryoid bodies were formed from hESCs and attached on the matrigel coated culture dishes. The neural structures consisting neural precursors were selected and expanded to form rosette structures. The mechanically isolated neural rosettes were differentiated into pigmented cells in the media comprised of N2 and B27. Expression profiles of markers related to RPE development were analyzed by reverse transcription-polymerase chain reaction and immunostaining. Dissociated putative RPE cells ($10^5$ cells/5 ${\mu}L$) were transplanted into the subretinal space of rat retinal degeneration model induced by intravenous sodium iodate injection. Animals were sacrificed at 1, 2, and 4 weeks after transplantation, and immnohistochemistry study was performed to verify the survival of the transplanted cells. Results: The putative RPE cells derived from hESC showed characteristics of the human RPE cells morphologically and expressed molecular markers and associated with RPE fate. Grafted RPE cells were found to survive in the subretinal space up to 4 weeks after transplantation, and the expression of RPE markers was confirmed with immunohistochemistry. Conclusion: Transplanted RPE cells derived from hESC in the defined culture condition successfully survived and migrated within subretinal space of rat retinal degeneration model. These results support the feasibility of the hESC derived RPE cells for cell-based therapies for retinal degenerative disease.
Post-translational modifications play major roles in the stability, function, and localization of target proteins involved in the nervous system. The ubiquitin-proteasome pathway uses small ubiquitin molecules to degrade neuronal proteins. Deubiquitinating enzymes (DUBs) reverse this degradation and thereby control neuronal cell fate, synaptic plasticity, axonal growth, and proper function of the nervous system. Moreover, mutations or downregulation of certain DUBs have been found in several neurodegenerative diseases, as well as gliomas and neuroblastomas. Based on emerging findings, DUBs represent an important target for therapeutic intervention in various neurological disorders. Here, we summarize advances in our understanding of the roles of DUBs related to neurobiology.
Neural stem cells (NSCs), with self-renewal and neuronal differentiation capacity, are a feasible resource in cell-based therapies for various neurodegenerative diseases and neural tissue injuries. In this study, we investigated the effects of Schisandrae Fructus (SF) on proliferation and differentiation of human embryonic NSCs. Treatment with 70% ethanol extract of SF increased the viability of NSCs derived from human embryonic stem cells, which was accompanied by increased mRNA expression of cyclin D1. Whereas 70% ethanol extract of SF also decreased the mRNA expression of nestin, it increased class III ${\beta}$-tublin (Tuj-1) and MAP2 in both growth and differentiation media. Lastly, we found increased mRNA expression of BDNF in SF-treated NSCs. In conclusion, our study demonstrates for the first time that SF induced proliferation and neuronal differentiation of NSCs and increased mRNA expression of BDNF, suggesting its potential as a regulator of NSC fate in NSC-based therapy for neuronal injuries from various diseases.
During Xenopus early development, FGF signaling is involved in mesoderm formation and neurogenesis by modulating various signaling cascades. FGF-MAPK signaling induces Xbra expression, which maintains mesodermal fate through an autocatalytic-loop. Interestingly, previous reports have demonstrated that basic FGF (bFGF) treatment alone does not induce neurogenesis in ectodermal explants, even though FGF signaling inhibits BMP signaling via phosphorylation in Smad1 linker region. In addition, the overexpression of dominantnegative Xbra induces neurogenesis in ectodermal explants. However, the detailed mechanism underlying these phenomena has not yet been clarified. In this work, we showed that bFGF-Xbra signaling increased the PV.1 expression. DN-Xbra was found to decrease PV.1 expression, and the co-injection of PV.1 with DN-Xbra reduced neurogenesis in ectodermal explants. Furthermore, the knockdown of PV.1 induced neurogenesis in bFGF-treated ectodermal explants. Taken together, our results demonstrate that FGF-Xbra signaling induces PV.1 expression and that PV.1 functions as a neural repressor in the FGF-treated ectoderm.
Cell type specification is a delicate biological event in which every step is under tight regulation. From a molecular point of view, cell fate commitment begins with chromatin alteration, which kickstarts lineage-determining factors to initiate a series of genes required for cell specification. Several important neuronal differentiation factors have been identified from ectopic over-expression studies. However, there is scarce information on which DNA regions are modified during induced pluripotent stem cell (iPSC) to neuronal progenitor cell (NPC) differentiation, the cis regulatory factors that attach to these accessible regions, or the genes that are initially expressed. In this study, we identified the DNA accessible regions of iPSCs and NPCs via the Assay for Transposase-Accessible Chromatin sequencing (ATAC-seq). We identified which chromatin regions were modified after neuronal differentiation and found that the enhancer regions had more active histone modification changes than the promoters. Through motif enrichment analysis, we found that NEUROD1 controls iPSC differentiation to NPC by binding to the accessible regions of enhancers in cooperation with other factors such as the Hox proteins. Finally, by using Hi-C data, we categorized the genes that directly interacted with the enhancers under the control of NEUROD1 during iPSC to NPC differentiation.
Yang, Kisuk;Lee, Jong Seung;Lee, Jaehong;Cheong, Eunji;Lee, Taeyoon;Im, Sung Gap;Cho, Seung-Woo
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
/
2016.11a
/
pp.122.2-122.2
/
2016
Surface topographical cues has been highlighted to control the fate of neural stem cells (NSCs). Herein we developed a hierarchically patterned substrate (HPS) platform for regulating NSC differentiation. The HPS induced cytoskeleton alignment and highly activated focal adhesion in hNSCs as indicated by enhanced expression of focal adhesion proteins such as focal adhesion kinase (FAK) and vinculin. hNSCs cultured on HPS exhibited enhanced neuronal differentiation compared to flat group. We also developed a graphene oxide (GO)-based hierarchically patterned substrates (GPS) that promote focal adhesion formation and neuronal differentiation of hNSCs. Enhanced focal adhesion and differentiation of hNSCs on the HPS was reversed by blocking the ${\beta}1$ integrin binding and mechanotransduction-associated signals including Rho-associated protein kinase (ROCK) and extracellular-regulated kinase (ERK) pathway, which may suggest a potential mechanism of beneficial effects of HPS. In addition, hNSCs on the HPS differentiated into functional neurons exhibiting sodium currents and action potentials as confirmed by whole cell patch-clamping analysis. The hierarchical topography can direct differentiation of NSCs towards functional neurons, and therefore would be an important element for the design of functional biomaterials for neural tissue regeneration applications.
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.