• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제4C권4호
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• pp.160-164
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• 2004

In this study, we demonstrate for the first time a bio-inspired Cell-Microsystem to manipulate and detect living cells. Cultured retinal pigment epithelial cell line (ARPE-19) was directed to grow in a pre-defined Cell-Microsystem. The three-dimensional micropillars of 5 ${\mu}{\textrm}{m}$ in height and diameter of the Cell-Microsystem were fabricated. Inhibited DNA synthesis and transformed cell morphology were observed throughout the culture period. The demonstration of manipulating and detecting living cells by the surface topography is a new approach, and it will be very useful for the future design of cell-based biosensors and bioactuators.

• 폴리머
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• 제38권1호
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• pp.24-30
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• 2014

망막색소상피(retinal pigment epithelium, RPE)는 시기능을 유지하는데 중요한 역할을 하여 RPE의 퇴화는 여러 망막변성질병을 유발한다. 현재 이에 대한 효과적인 치료법이 부족하여 세포 이식에 적합한 지지체를 제작하기 위해, 생분해성 고분자인 PLGA와 항염증, 항산화 작용 등의 기능이 있는 헤스페리딘을 이용하여 하이브리드 필름을 제조하였다. ARPE-19를 파종한 후, MTT 분석법을 이용하여 세포 증식률을 확인하고, 세포의 부착 및 세포 형태를 SEM을 통하여 확인하였다. 또한 RPE 세포의 특이적 유전자 발현정도를 확인하기 위하여 RT-PCR을 수행하였고, RPE65의 발현을 확인하기 위해 AEC 면역화학적 염색을 실시하였다. 그 결과, 헤스페리딘/PLGA 필름은 PLGA보다 RPE 세포의 부착, 증식 및 표현형 유지가 우수함을 확인하였고, 이를 통해 헤스페리딘/PLGA 필름의 망막재생을 위한 조직공학적 담체로써 응용 가능성을 확인할 수 있었다.

• Molecules and Cells
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• 제46권7호
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• pp.420-429
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• 2023

Age-related macular degeneration (AMD) is one of the leading causes of blindness in elderly individuals. However, the currently used intravitreal injections of anti-vascular endothelial growth factor are invasive, and repetitive injections are also accompanied by a risk of intraocular infection. The pathogenic mechanism of AMD is still not completely understood, but a multifactorial mechanism that combines genetic predisposition and environmental factors, including cellular senescence, has been suggested. Cellular senescence refers to the accumulation of cells that stop dividing due to the presence of free radicals and DNA damage. Characteristics of senescent cells include nuclear hypertrophy, increased levels of cell cycle inhibitors such as p16 and p21, and resistance to apoptosis. Senolytic drugs remove senescent cells by targeting the main characteristics of these cells. One of the senolytic drugs, ABT-263, which inhibits the antiapoptotic functions of Bcl-2 and Bcl-xL, may be a new treatment for AMD patients because it targets senescent retinal pigment epithelium (RPE) cells. We proved that it selectively kills doxorubicin (Dox)-induced senescent ARPE-19 cells by activating apoptosis. By removing senescent cells, the expression of inflammatory cytokines was reduced, and the proliferation of the remaining cells was increased. When ABT-263 was orally administered to the mouse model of senescent RPE cells induced by Dox, we confirmed that senescent RPE cells were selectively removed and retinal degeneration was alleviated. Therefore, we suggest that ABT-263, which removes senescent RPE cells through its senolytic effect, has the potential to be the first orally administered senolytic drug for the treatment of AMD.

• 생약학회지
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• 제51권2호
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• pp.131-138
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• 2020

Ultraviolet (UV)-induced damage plays a major role in ocular diseases, such as cataracts and retinal degeneration. UV irradiation can generate free radicals including reactive oxygen species (ROS), which are known to cause lipid peroxidation of cellular membranes. It has also been shown that UV can damage DNA directly and induce apoptosis. Rhynchosia volubilis Loureiro (the small black bean or yak-kong, RV) and Beta bulgaris (beet, BB) are used as health supplements. In this study, we explored the protective effects of RV and BB against UVA-induced damage in human pigment epithelial (ARPE-19) cells and in mice. RV and BB mixture and their effective constituents (cyanidin, delphidin, petunidin glycosides) improved cell viability and suppressed intracelluar ROS generation. Phosphorylation of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK), c-Jun N-terminal kinase (JNK), Erk1/2 was analyzed by immunoblotting. RV and BB mixture inhibited UVA-induced phosphorylation of p38 MAPK, JNK, Erk1/2 in APRE-19 cells. RV and BB treatment also showed protective effects on ocular damage in UVA-irradiated mice by increasing the levels of endogenous antioxidants such as superoxide dismutase and glutathione. RV and BB have the potential to be used in a range of ocular diseases and conditions, based on in vitro and in vivo study.

• 생명과학회지
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• 제29권11호
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• pp.1273-1280
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• 2019

고령층 인구에서 노인성 황반변성(AMD)은 실명의 주요 원인 중 하나이며, 망막 항상성을 유지하는 망막색소상피(RPE) 세포의 산화적 스트레스에 의한 손상은 AMD의 발달에 기여한다. 감초는 한국을 포함한 아시아 국가의 다양한 질병 치료에 가장 널리 사용되는 약초 중 하나이다. 비록 감초는 다양한 실험 모델에서 항산화 효능이 있는 것으로 알려져 있지만, 망막색소상피세포의 손상에 대한 보호 기전은 알려진 바 없다. 본 연구에서는 ARPE-19 인간 망막색소상피에서 과산화수소($H_2O_2$)에 의해 유도된 산화적 손상에 대한 감초 에탄올 추출물의 효능을 평가하였다. 본 결과에 의하면 감초 추출물은 Nrf2 및 HO-1의 발현을 유도하면서 $H_2O_2$에 의한 ROS의 생성을 유의적으로 차단하였다. 또한 감초 추출물은 $H_2O_2$에 의해 유도된 DNA 손상을 억제하였으며, 미토콘드리아막 전위의 소실을 약화시켰다. 그리고 감초 추출물 $H_2O_2$에 의한 caspase-3의 활성을 억제하면서 apoptosis 유도를 차단하였다. 이러한 결과는 감초 추출물이 DNA 손상을 억제하고 apoptosis를 감소시킴으로써 산화적 손상으로부터 망막색소상피세포를 보호할 수 있음을 의미한다. 비록 감초 추출물에 함유된 생리활성 성분들의 분석과 Nrf2-매개 HO-1 발현의 조절에 대한 추가 연구가 수행되어야 하지만, 감초 추출물은 AMD의 위험을 감소시킬 잠재력을 지니고 있음을 시사한다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제30권3호
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• pp.291-297
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• 2022

Dry age-related macular degeneration (AMD) is a type of progressive blindness that is primarily due to dysfunction and the loss of retinal pigment epithelium (RPE). The accumulation of N-retinylidene-N-retinylethanolamine (A2E), a by-product of the visual cycle, causes RPE and photoreceptor degeneration that impairs vision. Genes associated with dry AMD have been identified using a blue light model of A2E accumulation in the retinal pigment epithelium and transcriptomic studies of retinal tissue from patients with AMD. However, dry macular degeneration progresses slowly, and current approaches cannot reveal changes in gene transcription according to stages of AMD progression. Thus, they are limited in terms of identifying genes responsible for pathogenesis. Here, we created a model of long-term exposure to identify temporally-dependent changes in gene expression induced in human retinal pigment epithelial cells (ARPE-19) exposed to blue light and a non-cytotoxic dose of A2E for 120 days. We identified stage-specific genes at 40, 100, and 120 days, respectively. The expression of genes corresponding to epithelial-mesenchymal transition (EMT) during the early stage, glycolysis and angiogenesis during the middle stage, and apoptosis and inflammation pathways during the late stage was significantly altered by A2E and blue light. Changes in the expression of genes at the late stages of the EMT were similar to those found in human eyes with late-stage AMD. Our results provide further insight into the pathogenesis of dry AMD induced by blue light and a novel model in vitro with which relevant genes can be identified in the future.

• 생명과학회지
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• 제31권2호
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• pp.126-136
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• 2021

산화적 스트레스에 의한 망막 색소상피 세포의 손상 및 퇴화는 시력 소실을 포함한 다양한 망막질환의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 천연물 유래 14종 단일 성분과 합성 화합물 2종을 대상으로 망막질환 개선 가능성을 평가하기 위해, 사람 유래 망막 색소상피 세포를 대상으로 산화적 스트레스에 의한 세포 손상에 대한 보호 효능을 평가하였다. 그 결과, 16종의 후보물질 중 H2O2에 의해 유발된 세포독성을 개선시키는 효능을 보인 5종(auranofin, FK-509, hemistepsin A, honokiol 및 spermidine)을 선별하였다. 이를 기반으로 H2O2에 의한 미토콘드리아 기능 손상 및 활성 저하 억제능을 평가하였으며, auranofin을 제외한 4종에서 유의한 세포 보호 효능이 관찰되었다. 더불어 H2O2에 의해 유도된 DNA 손상에 미치는 영향을 조사한 결과, FK-506, honokiol과 spermidine이 DNA 손상을 개선시켰음을 확인하였다. 그러나 5종의 후보물질이 활성 산소종의 생성에는 뚜렷한 억제 효능을 나타내지 않았으며, 이는 5종의 후보 물질이 ROS-비의존적 기전을 통해 세포 보호효과를 나타낼 것으로 사료된다. 이상의 결과를 바탕으로, 조사 대상 후보물질 중에서 spermidine이 산화적 스트레스로부터 망막 색소상피 세포의 보호 효능이 가장 우수한 천연물 유래 단일 물질임을 규명하였으며, 동시에 합성물질로는 FK-506이 망막 세포 보호 효능이 우수한 것으로 나타났다. 비록 작용 기전에 대한 추가 연구가 필요하겠지만, 본 연구 결과는 spermidine과 FK-506이 산화적 스트레스에 의한 망막질환의 위험을 억제할 가능성이 있음을 시사한다.