Temporal Modulations of NODAL, BMP, and WNT Signals Guide the Spatial Patterning in Self-Organized Human Ectoderm Tissues
Temporal Modulations of NODAL, BMP, and WNT Signals Guide the Spatial Patterning in Self-Organized Human Ectoderm Tissues
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NODAL、BMP 和 WNT 信号的时间调制指导自组织人类外胚层组织的空间模式
DOI：
10.1016/j.matt.2020.04.012
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
18.9
通讯作者：
Sun, Yubing
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xie, Tianfa;Kang, Jiming;Pak, ChangHui;Yuan, Hongyan;Sun, Yubing
利用模式生物进行的发育生物学研究表明，外胚层空间格局的出现是由形态发生梯度介导的。然而，目前尚不清楚是否形态梯度是必要的，并主导着细胞的空间模式，特别是在人类遗传背景。在这里，我们证明了人类多能干细胞在化学条件下培养于微图案表面时，可以自组织成外胚层中所有主要细胞类型的同心圆。我们发现，调节NODAL、BMP和WNT信号的动态足以控制不同细胞类型的空间顺序。我们的数学模型表明，通过反应扩散形成的信号模式的波长和相位的变化可能是时间信息转化为空间信息的机制。总之，我们的工作表明，体外人外胚层微组织在理解早期人类发育机制方面具有巨大的潜力。
Developmental biology studies using model organisms suggest that the emergence of spatial patterning in the ectoderm is mediated by the morphogen gradients. However, it is still unclear whether the morphogen gradient is necessary and dominates the cell spatial patterning, particularly in human genetic background. Here, we demonstrate that human pluripotent stem cells can self-organize to concentric rings of all major cell types in ectoderm when cultured on micropatterned surfaces in a chemically defined condition. We reveal that modulating the dynamics of NODAL, BMP, and WNT signals is sufficient to control the spatial order of different cell types. Our mathematical model suggests that changes in wavelength and phase of signaling patterns formed via reaction-diffusion may be the mechanism by which temporal information is translated into spatial information. Together, our work demonstrates thatin vitrohuman ectoderm microtissues have great potential in understanding the mechanisms of early-stage human development.
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影响因子：
7.7
作者：
Knight GT;Lundin BF;Iyer N;Ashton LM;Sethares WA;Willett RM;Ashton RS
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46.9
作者：
Haremaki, Tomomi;Metzger, Jakob J.;Brivanlou, Ali H.
通讯作者：
Brivanlou, Ali H.
形态发生变化的细胞基础：发育信号通路 30 年进展回顾
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Gerhart
通讯作者：
J. Gerhart
DOI：
10.1007/978-1-60761-691-7_18
发表时间：
2010-01-01
期刊：
CELLULAR PROGRAMMING AND REPROGRAMMING: METHODS AND PROTOCOLS
影响因子：
--
作者：
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Ding, Sheng
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