オルガン・ティッシュ・マチュレーションにおける成長因子の役割

導入事例

成長因子]は、開発中の細胞行動を促進し、細胞行動を促進し、細胞を組織する主要なシグナル伝達分子として作用する自然発生するタンパク質のクラスです。これらの分子は、ターゲット細胞の特定のトランス膜の受容体に結合し、増殖、差別化、増殖、生存、およびアポトーシスを調節する細胞内カスケードを発症する。成長因子なしで、組織組織の複雑なプロセスが、組織の組織の組織の組織の組織の組織の組織の組織の組織的変化を完全に促進し、組織の組織的成長因子を促進し、組織の組織的要因を促進します。

成長因子の理解:クラスとシグナル伝達機構

成長因子は、シトキネのサブセットで、通常、ローカル(パラクリンまたはオートクリン信号)または、場合によっては、系統的に(内分泌)作用する小小さめ、分泌されたタンパク質です。それらは、その主な細胞ターゲットと構造的な家族によって分類されます。主要な家族は次のとおりです。

[] 経常成長因子(EGF)ファミリー[ - EGF、TGF-α、HB-EGF; 表皮および中細胞の増殖および移行を促進する。
線維芽成長因子(FGF)ファミリー[ – FGFs 1–23; 気象誘導、肢開発、および血管発生に重要な。
血管内皮成長因子(VEGF)ファミリー[ – VEGF-A, -B, -C, -D; 血管内因および血管内因性の主たるドライバ。
成長因子β(TGF-β)を変形させる超家族 – TGF-β、骨の形態性タンパク質(BMP)、活性化剤、および野生動物を含みます。細胞増殖、分化、アポトーシス、および細胞エキストラマトリ産生を調節します。
[]Neurotrophins – 神経成長因子(NGF)、脳由来神経質因子(BDNF)、神経発達と生存のために不可欠。
[インシュリン様成長因子(IGFs)[] - IGF-1、IGF-2; 組織の成長と代謝に対する成長ホルモン効果を媒介します。
血小板由来成長因子(PDGF)[ - 結合組織細胞増殖、創傷治癒、血管形成を促進します。

成長因子は、ほとんどの家族(EGF、FGF、VEGF、PDGF、IGF)の受容体チロシンキナーゼ(RTK)に依存します。一方、TGF-βスーパーファミリーのメンバーは、セリーヌ/レオニンキナーゼ受容体を使用します。結束時、RTKsダイマーライズおよびオートリン酸塩、Rass-MAP、PIK3A-タイン受容体などの下流経路を活性化するアダプタータンパク質をリクルートし、これらは、タンパク質を注入し、タンパク質を注入し、タンパク質を注入する。

オリガン・ティッシュ・マチュレーションのプロセス

オルガン組織の成熟は、調整された細胞イベントのシーケンスを伴います。プロゲニター細胞の増殖、専門細胞タイプへの差別化、形態形成(組織形成)、血管化、および機能成熟。成長因子は、各段階のマスターレギュレータとして機能します。

細胞増殖およびプロゲニターの拡張

初期の器官創では、無分化した中性および上質なプレカルサー集団は、転移成長因子の影響下で急速に拡大します。例えば、mesenchymeからのFGF10のシグナル伝達は肺のエピテリアルプロゲニタの増殖を促進し、形態形成を分岐させます。同様に、EGFおよびPDGFは成長中の脳内の神経系プロゲニター細胞の拡大を促進します。これらの信号なしで、細胞および正常な数の細胞は、通常機能を維持します。

細胞の差分およびlineageの指定

生殖器の十分なプールが存在すると、成長因子は特定の細胞タイプにターミナルの差別を指示します。増殖および分別信号間のバランスは敏感です。例えば、例えば、FGFおよびEGFは生殖器の拡散を維持します、そしてそれらの信号の取り外しおよびBMPまたはretinoic酸の付加はインシュリン誘発のベータ細胞に分別化を引き起こします。腎臓では、ggular細胞ライン主導の神経刺激因子(GDNF)は必須の枝および必須の排出のための必要と排出の排出です。

モーフィオジェネシスと3次元組織

成長因子は、化学軸とマトリックスの改造による組織アーキテクチャを導きます。 FGFsは、ソニックヘッジホッグ(Shh)とBMPと共に、開発肢、肺、腎臓をパターン化した勾配を確立します。 VEGFは、組織アーキテクチャと整列する血管ネットワークを形成するために内皮細胞をリクルートします。その結果、組織構造は非常に組織されています。

蒸気化および酸素/栄養素配達

VEGFは、血管発生の主運転者であるが、それは他の要因とコンサートで動作します。 Hypoxia のinducible 要因(HIF-1α)は、酸素によって星を付けられた組織の VEGF 式を、毛細血管のスプーリングを開始し、調整します。 PDGF および FGF はまた、過性血管をリクルートし、鼻腔血管の安定化によって貢献します。適切な血管増殖は、組織の成熟のために非交渉可能です。または神経組織の排他化が起こる。

アトポトーシスと精製

プログラミングされた細胞の死は、過渡構造を排除し、機能的要件に一致するように細胞の数値を調整します。例えば、開発手のインターディタルWebは、BMP誘発性アポトーシスによって削除されます。成長因子は、アポトーシスから細胞を保護します。例えば、NGFは、ターゲット内臓中に対症ニューロンの死を防ぐことができます。

特定のオルガンシステムにおける主要な成長因子

成長因子の専門的役割を記述するため、いくつかの臓器系を調べます。

ルン: 分岐のMorphogenesisおよびalveolarization

Lung 開発は、周囲の mesenchyme に表皮芽の繰り返し枝を伴います。キープレーヤーは、FGF10 (分岐のイニシアクター)、FGF9 (メンチマル増殖)、BMP4 (分岐の差)、および VEGF (血管拡張) を含みます。嚢胞および alveolar ステージ、後退フェタールおよび後退のフェタル、VEGF および FGF2 は、脳波および低体化の形成を促進し、虚血症または肺炎を促進します。

肝:肝細胞成熟と胆嚢開発

Hepatoblasts、胎児肝先駆者、HGF(肝細胞成長因子)、EGF、FGF、およびBMPの影響下にある肝細胞およびショランジサイトに区別します。 HGFは肝細胞増殖および生存のために特に重要です。 VEGFは、副鼻腔内膜の発酵の形成を保証します。消化管は、肝線維症および肝硬変に寄与します。

腎臓: 神経質化とダクト成熟の収集

メタヌフリック腎臓は、尿道芽とメタヌフリンのメセシウム間の共産誘発によって開発されます。メセシムがリリースしたGDNFは、芽のレト受容体に結合し、分岐を運転します。一方、FGF、BMP7、Wnt9bは、プロゲニタープールを維持し、神経形成を促進します。 podocytesから得られるVEGFは、エンドテル細胞をグルマー毛細血管を形成するエンドウテル細胞を引き付けます。

心: 心心身と血管の成熟

心臓発作は、FGF、BMP、およびチャンバー仕様、トラベキュレーション、バルブ形成のためのTGF-βに依存しています。Neuregulin-1(EGFファミリーメンバー)は、換気トラベキュレーションと導電システム成熟のために不可欠です。VEGFとアンジオポエチンは、コルオナリン血管形成をオーケストラします。均衡は、先天性心欠陥につながります。

脳:神経形成、統合、およびマイリン化

神経系では、FGFおよびEGFは神経幹細胞の自己更新を刺激します。BDNFおよびNGFは神経およびgriaの存続そして差別を促進します。緩和の間に、FGF2およびPDGF-AAはオリゴデンダーサイトの前駆体増殖および分化を調節します。欠陥のある信号はマイクロセファリ、lissencephalyおよび神経変性疾患でimlicatedです。

臨床的影響:再生医療とティッシュ工学

成長因子生物学の理解は、翻訳アプリケーションを深く理解しています。開発シグナル伝達をバイトロにカプセル化することで、機能的な組織の構成が作成できます。

傷の治癒およびOrganの修理の成長因子配達

PDGF(ベキャパレンミン)などの組換え成長因子は、糖尿病の創傷治癒のために承認されています。心筋梗塞後の心臓修復では、VEGFおよびFGFは血管内因を刺激するためにテストされています。部分的な肝切除術後の肝臓再生はHGFとEGFによって駆動され、HGFは急性肝障害の調査下にあります。

オルガノイド技術とティッシュエンジニアリング

オルガノイド - 立体幹細胞由来のミニオルガン - 正確に成長因子のタイムカクテルに。胚芽細胞シグナル伝達(例えば、FGF、WNT、BMP、レチノ酸、およびEGF)によって、研究者は、腸、脳、腎臓、肺および膵臓の有機性を生成しました。これらのモデルは、疾患モデリング、薬物スクリーニング、および再生療法のために使用されています。

成長因子療法における課題

約束にもかかわらず、臨床翻訳はハードルに直面しています。成長因子は、信号が制御されていない場合、短時間半減期、pleiotropic効果、および発音の可能性を有する。制御解除の足場(ハイドロゲル、ナノ粒子)は、ローカライズ、持続的配信を達成するために開発されています。さらに、単一因子投与よりも、順次注文の複数の要因を組み合わせることは、より効果的に自然開発を模倣します。

未来の方向と進化のコンセプト

単一セルトランスクリプトの進歩は、多くの成長因子が一時的なものだけ、特定のサブ人口内で表現されることを明らかにしました。これらの信号の空間的および一時的な動的な変化を理解することで、より精密なエンジニアリングが可能になります。さらに、成長因子受容体における小分子のアゴニストおよびアタゴニストは、改善された薬理学的利益をもたらす代替戦略を提供します。

もう1つのフロンティアは、臓器の成熟の間に細胞間成長因子とmRNAを運ぶための細胞外血管(エクソソーム)の役割です。このような自然な配信システムにハーネスすることは、現在の制限を克服することができます。最後に、免疫抑制におけるTGF-βの役割などの成長因子の免疫調整機能が、移植耐性の戦略に統合されています。

コンテンツ

成長因子は、臓器組織の成熟の俳優だけをサポートしていません。それらは、しっかりと振り分けられた細胞の交響のディレクターです。初期のプロゲニターの拡張から血管ネットワークと相乗的な接続の最終改良まで、これらのシグナル伝達分子はあらゆるステップを予測します。私たちは開発の分子言語を解読し続け、変化を促進し、変化を促進し、再構成する機能も、再構成します。

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