Establishment of Long-Range Tissue Polarity in the Mammalian Epidermis

哺乳动物表皮长程组织极性的建立

基本信息

  • 批准号:
    9251745
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-04-01 至 2020-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): How cells assemble into complex arrangements that enable the specialized function of a tissue is a fundamental question in biology. For proper tissue assembly to occur, self-organization properties of cells must be coordinated with long-range signals that organize a tissue into the correct orientation, or polarity, within the body. Despite extensive research using genetic model organisms, the identity of these long-range polarizing signals remains unknown. As the field of regenerative medicine advances towards generating any cell type from multipotent stem cells, the discovery of long-range signals required for the proper three-dimensional organization of adult tissues will be essential. Tissue polarity or planar cell polarity (PCP) refers to the collective polarization of cells globally alon the epithelial plane, and genetic disruption of PCP results in severe developmental disorders such as neural tube defects, cystic kidney disease, hearing loss, ciliopathies, and heart defects. While a core set of PCP genes conserved across species is responsible for communicating directional signals from cell to cell over short distances, what biases polarity globally toward a particular direction over long distances is unknown. One possibility is that a secreted or extracellular signal expressed in a concentration gradient across a tissue could provide a global polarizing cue. Alternatively, physical interactions between polarizing cells and their underlying substratum, or mechanical forces exerted during morphogenesis could lead to global alignment of cell polarity. Identifying the source of long-range polarizing signals will solve a long-standin problem in the polarity field and profoundly impact the field of tissue engineering. The goal of this proposal is to identify the molecular and physical cues that orchestrate long-range tissue polarity and to decipher how cells asymmetrically reorganize in response to these directional cues. Using mammalian skin, one of the most strikingly polarized tissues in nature, a combination of genomic, proteomic, imaging, genetic, and biophysical approaches will be employed to: (1) Determine how graded directional cues bias tissue polarity in the epidermis; (2) Decipher the role of external forces in establishing long-range tissue polarity; and (3) Elucidate the mechanisms by which cells polarize in response to directional cues. Identifying the instructive cues that direct the proper three-dimensional organization of a tissue is the next step towards engineering functional organs in vitro. Ultimately, identification of the pathways controlling normal tissue development will help to understand how misregulation of these pathways leads to developmental defects and adult proliferative disorders.
描述(由申请人提供):细胞如何组装成复杂的布置,使组织的专业功能是生物学的基本问题。为了进行适当的组织组装,必须与细胞的自组织特性与远程信号协调,该信号将组织组织到体内正确的方向或极性中。尽管使用遗传模型生物进行了广泛的研究,但这些远程极化信号的身份仍然未知。随着再生医学领域从多能干细胞产生任何细胞类型的过程中,发现成人组织的适当三维组织所需的远程信号是必不可少的。 组织极性或平面细胞极性(PCP)是指全球细胞的集体极化,而PCP的遗传破坏会导致严重的发育障碍,例如神经管缺陷,囊性肾脏疾病,听力丧失,纤毛病,纤毛病和心脏缺陷。虽然跨物种保守的一组核心基因负责在短距离内从细胞到细胞的方向信号,但全球偏向于长距离的特定方向的极性尚不清楚。一种可能性是,在组织浓度梯度中表达的分泌或细胞外信号可以提供全局极化提示。另外,极化细胞及其潜在底层之间的物理相互作用,或形态发生过程中施加的机械力可能导致细胞极性的全球比对。识别远程偏振信号的来源将解决极性领域的长期问题,并对组织工程领域产生深远影响。 该提案的目的是确定协调远距离组织极性的分子和物理线索,并破译细胞如何根据这些定向线索不对称地重组。使用哺乳动物皮肤,是自然界中最明显的极化组织之一,将采用基因组,蛋白质组学,成像,遗传和生物物理方法的结合,以:(1)确定表皮中的分级方向提示如何偏分性线索偏置组织极性; (2)破译外力在建立远程组织极性中的作用; (3)阐明细胞响应定向线索的细胞极化的机制。 下一步是确定指导组织适当三维组织的指导性提示 在体外进行工程功能器官。最终,鉴定控制正常组织发育的途径将有助于了解这些途径的正直如何导致发育缺陷和成人增殖疾病。

项目成果

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