Establishment, maintenance and perturbation of the skin regionalization by the positional information

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03706
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53050:Dermatology-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Fujiwara Hironobu 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (20615744)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 皮膚 / 発生 / 再生 / 細胞外マトリックス / 幹細胞

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to elucidate the mechanisms of regional specificity in skin development and regeneration. It focused particularly on the interactions between epithelial cells, the extracellular matrix (ECM), and mesenchymal cells involved in hair follicle formation and regeneration. Major achievements include creating an ECM atlas using mouse skin, identifying region-specific ECM molecule distributions, and demonstrating that region-specific basement membranes connect epithelial and mesenchymal cells to control hair follicle formation. Additionally, live imaging techniques for hair follicle development were established, uncovering mechanisms that simultaneously enable organ development and stem cell formation. These findings are expected to advance the understanding of the mechanisms of regional specificity in skin and contribute to developing treatments for skin diseases.

Free Research Field

皮膚科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遺伝情報がどのようにして器官内の空間的な構造の違い『器官の領域性』を創出するのかは生物学の重要な問題で、未だに多くの謎が残されている。本研究により、細胞外に構築されるECMに場の情報が書き込まれており、それにより領域特異的な細胞間相互作用が生まれ、皮膚の領域特異性が創出されることが示唆された。ECMは全ての器官に存在するため、本研究成果は皮膚にとどまらず、全ての器官の領域特異性のしくみの理解に寄与するものと考えられる。また、毛包幹細胞の発生起源と誘導過程が解明されたことにより、ES細胞やiPS細胞など多能性幹細胞からの毛包幹細胞や毛包器官そのものの誘導・増殖・分化の制御技術の発展も期待できる。