# TGF-beta in the Pathology and Development of the Spine

> **NIH NIH R56** · UNIVERSITY OF ALABAMA AT BIRMINGHAM · 2020 · $426,493

## Abstract

Project Summary. 
The long-­term objective of this study is to understand signals normally involved in development of the axial 
skeleton so that therapies that mimic normal development can be applied to the spine. Members of the Tgfb 
superfamily are secreted signaling proteins that regulate many aspects of skeletal development and 
maintenance. Polymorphisms and mutations in genes that regulate Tgfb activity have been associated with 
pathology in the spine. Previously, we and others showed using genetically engineered mice and cell culture 
models that Tgfbr2 is required for development and maintenance of the fibrous tissues in the spine: the 
annulus fibrosus of the intervertebral disc, ligaments, and tendon. Results obtained during the previous funding 
periods indicate that Tgfb regulates cell fate decisions in the sclerotome, the progenitor of the connective 
tissues in the spine. Based on published literature and preliminary data we proposed that Tgfb favors the 
formation of fibrous cell types while BMP favors chondrogenesis and formation of the vertebral bodies. In this 
application we propose to address the instructive mechanisms whereby Tgfb regulates formation and 
maintenance of fibrous tissues in the spine. In addition, we propose to address the problem of sclerotome 
resegmentation during development of the axial skeleton. Resegmentation is a process that creates the spatial 
organization of tissues in the spine that allow motion. Alterations in resegmentation would be expected to alter 
the context in which cells differentiate, affecting permissive signals and competence to respond to instructive 
signals that govern pair-­wise cell fate decisions. Finally, using a mouse model and TGF-­ß loaded scaffolds, 
both developed in the last funding period, we will determine the role and effects of TGF-­ß on mechanically 
induced disc degeneration. Specific hypotheses based on published results and preliminary data will be tested: 
1) Tgfb acts through a non-­canonical signaling pathway involving Erk to regulate Scx mRNA expression and 
then through cooperation of Scx and Smad3 proteins to regulate fibrous differentiation in the spine;; 2) Tgfb 
regulates resegmentation of sclerotome;; and 3) TGF-­ß protects and/or repairs fibrous tissues subjected to 
mechanically induced degeneration. The experiments described here will address questions about 
development in the axial skeleton and provide information necessary for future efforts to engineer therapies for 
the spine.

## Key facts

- **NIH application ID:** 10226579
- **Project number:** 2R56AR053860-11A1
- **Recipient organization:** UNIVERSITY OF ALABAMA AT BIRMINGHAM
- **Principal Investigator:** Rosa A. Serra
- **Activity code:** R56 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** $426,493
- **Award type:** 2
- **Project period:** 2007-04-18 → 2022-08-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10226579

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10226579, TGF-beta in the Pathology and Development of the Spine (2R56AR053860-11A1). Retrieved via AI Analytics 2026-05-26 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10226579. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*