• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권5호
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• pp.341-352
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• 2022

Medical image segmentation is the most important task in radiation therapy. Especially, when segmenting medical images, the liver is one of the most difficult organs to segment because it has various shapes and is close to other organs. Therefore, automatic segmentation of the liver in computed tomography (CT) images is a difficult task. Since tumors also have low contrast in surrounding tissues, and the shape, location, size, and number of tumors vary from patient to patient, accurate tumor segmentation takes a long time. In this study, we propose a method algorithm for automatically segmenting the liver and tumor for this purpose. As an advantage of setting the boundaries of the tumor, the liver and tumor were automatically segmented from the CT image using the 2D CoordConv DeepLab V3+ model using the CoordConv layer. For tumors, only cropped liver images were used to improve accuracy. Additionally, to increase the segmentation accuracy, augmentation, preprocess, loss function, and hyperparameter were used to find optimal values. We compared the CoordConv DeepLab v3+ model using the CoordConv layer and the DeepLab V3+ model without the CoordConv layer to determine whether they affected the segmentation accuracy. The data sets used included 131 hepatic tumor segmentation (LiTS) challenge data sets (100 train sets, 16 validation sets, and 15 test sets). Additional learned data were tested using 15 clinical data from Seoul St. Mary's Hospital. The evaluation was compared with the study results learned with a two-dimensional deep learning-based model. Dice values without the CoordConv layer achieved 0.965 ± 0.01 for liver segmentation and 0.925 ± 0.04 for tumor segmentation using the LiTS data set. Results from the clinical data set achieved 0.927 ± 0.02 for liver division and 0.903 ± 0.05 for tumor division. The dice values using the CoordConv layer achieved 0.989 ± 0.02 for liver segmentation and 0.937 ± 0.07 for tumor segmentation using the LiTS data set. Results from the clinical data set achieved 0.944 ± 0.02 for liver division and 0.916 ± 0.18 for tumor division. The use of CoordConv layers improves the segmentation accuracy. The highest of the most recently published values were 0.960 and 0.749 for liver and tumor division, respectively. However, better performance was achieved with 0.989 and 0.937 results for liver and tumor, which would have been used with the algorithm proposed in this study. The algorithm proposed in this study can play a useful role in treatment planning by improving contouring accuracy and reducing time when segmentation evaluation of liver and tumor is performed. And accurate identification of liver anatomy in medical imaging applications, such as surgical planning, as well as radiotherapy, which can leverage the findings of this study, can help clinical evaluation of the risks and benefits of liver intervention.

• Journal of Veterinary Science
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• 제23권5호
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• pp.74.1-74.16
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• 2022

Background: Previous studies have presented evidence to support the significant association between red meat intake and colon cancer, suggesting that heme iron plays a key role in colon carcinogenesis. Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), the major constituent of green tea, exhibits anti-oxidative and anti-cancer effects. However, the effect of EGCG on red meat-associated colon carcinogenesis is not well understood. Objectives: We aimed to investigate the regulatory effects of hemin and EGCG on colon carcinogenesis and the underlying mechanism of action. Methods: Hemin and EGCG were treated in Caco2 cells to perform the water-soluble tetrazolium salt-1 assay, lactate dehydrogenase release assay, reactive oxygen species (ROS) detection assay, real-time quantitative polymerase chain reaction and western blot. We investigated the regulatory effects of hemin and EGCG on an azoxymethane (AOM) and dextran sodium sulfate (DSS)-induced colon carcinogenesis mouse model. Results: In Caco2 cells, hemin increased cell proliferation and the expression of cell cycle regulatory proteins, and ROS levels. EGCG suppressed hemin-induced cell proliferation and cell cycle regulatory protein expression as well as mitochondrial ROS accumulation. Hemin increased nuclear factor erythroid-2-related factor 2 (Nrf2) expression, but decreased Keap1 expression. EGCG enhanced hemin-induced Nrf2 and antioxidant gene expression. Nrf2 inhibitor reversed EGCG reduced cell proliferation and cell cycle regulatory protein expression. In AOM/DSS mice, hemin treatment induced hyperplastic changes in colon tissues, inhibited by EGCG supplementation. EGCG reduced the hemin-induced numbers of total aberrant crypts and malondialdehyde concentration in the AOM/DSS model. Conclusions: We demonstrated that EGCG reduced hemin-induced proliferation and colon carcinogenesis through Nrf2-inhibited mitochondrial ROS accumulation.

• 한국동물생명공학회지
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• 제38권4호
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• pp.275-290
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• 2023

Background: Porcine pluripotent stem cells (pPSCs) would provide enormous potential for agriculture and biomedicine. However, authentic pPSCs have not established yet because standards for pPSCs-specific markers and culture conditions are not clear. Therefore, the present study reports comparative pluripotency characteristics in porcine induced pluripotent stem cells (piPSCs) derived from different viral transduction and reprogramming factors [Lenti-iPSCs (OSKM), Lenti-iPSCs (OSKMNL) and Sev-iPSCs (OSKM)]. Methods: Porcine fibroblasts were induced into Lenti-iPSCs (OSKM) and Lenti-iPSCs (OSKMNL) by using Lentiviral vector and Sev-iPSCs (OSKM) by using Sendaiviral vector. Expressions of endogenous or exogenous pluripotency-associated genes, surface marker and in vitro differentiation in between Lenti-piPSCs (OSKM), Lenti-iPSCs (OSKMNL) and Sev-piPSCs (OSKM) were compared. Results: Colonial morphology of Lenti-iPSCs (OSKMNL) closely resembles the naïve mouse embryonic stem cells colony for culture, whereas Sev-iPSCs (OSKM) colony is similar to the primed hESCs. Also, the activity of AP shows a distinct different in piPSCs (AP-positive (+) Lenti-iPSCs (OSKMNL) and Sev-iPSCs (OSKM), but AP-negative (-) Lenti-iPSCs (OSKM)). mRNAs expression of several marker genes (OCT-3/4, NANOG and SOX2) for pluripotency was increased in Lenti-iPSCs (OSKMNL) and Sev-iPSCs (OSKM), but Sev-iPSCs (OSKM). Interestingly, SSEA-1 of surface markers was expressed only in Sev-iPSCs (OSKM), whereas SSEA-4, Tra-1-60 and Tra-1-81 were positively expressed in Lenti-iPSCs (OSKMNL). Exogenous reprogramming factors continuously expressed in Lenti-iPSCs (OSKMNL) for passage 20, whereas Sev-iPSCs (OSKM) did not express any exogenous transcription factors. Finally, only Lenti-iPSCs (OSKMNL) express the three germ layers and primordial germ cells markers in aggregated EBs. Conclusions: These results indicate that the viral transduction system of reprograming factors into porcine differentiated cells display different pluripotency characteristics in piPSCs.

• Animal Bioscience
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• 제37권6호
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• pp.1021-1030
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• 2024

Objective: R-loops are DNA:RNA triplex hybrids, and their metabolism is tightly regulated by transcriptional regulation, DNA damage response, and chromatin structure dynamics. R-loop homeostasis is dynamically regulated and closely associated with gene transcription in mouse zygotes. However, the factors responsible for regulating these dynamic changes in the R-loops of fertilized mouse eggs have not yet been investigated. This study examined the functions of candidate factors that interact with R-loops during zygotic gene activation. Methods: In this study, we used publicly available next-generation sequencing datasets, including low-input ribosome profiling analysis and polymerase II chromatin immunoprecipitation-sequencing (ChIP-seq), to identify potential regulators of R-loop dynamics in zygotes. These datasets were downloaded, reanalyzed, and compared with mass spectrometry data to identify candidate factors involved in regulating R-loop dynamics. To validate the functions of these candidate factors, we treated mouse zygotes with chemical inhibitors using in vitro fertilization. Immunofluorescence with an anti-R-loop antibody was then performed to quantify changes in R-loop metabolism. Results: We identified DEAD-box-5 (DDX5) and histone deacetylase-2 (HDAC2) as candidates that potentially regulate R-loop metabolism in oocytes, zygotes and two-cell embryos based on change of their gene translation. Our analysis revealed that the DDX5 inhibition of activity led to decreased R-loop accumulation in pronuclei, indicating its involvement in regulating R-loop dynamics. However, the inhibition of histone deacetylase-2 activity did not significantly affect R-loop levels in pronuclei. Conclusion: These findings suggest that dynamic changes in R-loops during mouse zygote development are likely regulated by RNA helicases, particularly DDX5, in conjunction with transcriptional processes. Our study provides compelling evidence for the involvement of these factors in regulating R-loop dynamics during early embryonic development.

• 한국가금학회지
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• 제37권3호
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• pp.275-282
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• 2010

닭의 대사 생리에 대한 연구는 산업적 가치 및 생물학, 의학적으로도 매우 중요하다. 닭의 유전체 염기서열 분석 결과는 2004년에 처음 발표되었고, 이러한 유전체 정보를 바탕으로 유전형과 표현형의 상관관계를 분석하는 연구가 필요하다. 따라서 본 연구는 닭 유전체 정보를 바탕으로 대사 경로를 재확립하고, 닭 특이 대사 경로 유전체 데이터베이스를 구축하였다. 이를 위해 Perl 언어를 기반으로 개발된 자동 파이프라인(pipeline)을 이용하여 여러 생물정보 데이터베이스에 산재해 있는 닭 유전체에 관한 정보를 통합한 닭 특이 통합 데이터베이스를 구축하였다. 또한, 구축된 닭 특이 통합 데이터베이스를기반으로PathoLogic 알고리즘을구현한Pathway Tools 소프트웨어를 이용하여 닭 특이 대사 경로를 재확립하였다. 결과적으로, 닭 유전체 Gallus_gallus-2.1에서 2,709개의 효소, 71개의 운반체(transporter)와 1,698개의 효소 반응, 8개의 운반 반응(transport reaction)이 도출되었다. 이를 통해 총 212개의 대사 경로가 재확립되었고, 1,360개의 화합물(compound)이 닭 특이 대사 데이터베이스에 포함되었다. 다른 종(사람, 생쥐, 소)과의 비교 분석을 통해 중요한 대사 경로가 닭 유전체에 보존되어 있음을 보였다. 또한, 닭 유전체의 assembly와 annotation의 질을 높이는 노력과 닭 및 조류에서 유전자 기능 및 대사 경로에 대한 연구가 필요한 것으로 나타났다. 결론적으로, 본 연구에서 재확립된 닭의 대사 경로 및 데이터베이스는 닭 및 조류의 대사 연구뿐만 아니라 포유동물 및 미생물과의 비교 생물학적 접근을 통한 의학 및 생물학적 연구에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.537-545
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• 2018

본 연구에서는 메밀의 발아초기에 발현되는 전사체의 다양한 정보 수집을 위해 양절메밀과 대관 3-3호의 RNA를 추출하여 전사체 분석을 수행하였다. 제주산 양절메밀과 대관3-3호의 종자 및 발아 후 12, 24, 36시간별로 total RNA를 추출하고, llumina Hiseq 2000 플랫폼을 사용하여 시퀀싱 하였다. SolexaQA package의 DynamicTrim과 LengthsORT 프로그램으로 이용하여 raw 데이터 분석을 실시한 후, 어셈블리(assembly)와 annotation을 수행하였다. RNA-seq raw 데이터로부터 약 84.2%, 81.5%에 해당하는 16.5Gb, 16.2Gb의 transcriptome 데이터를 확보하였다. 47Mb에 해당하는 43,494개의 대표적인 전사체(representative transcripts)를 확보하였고, 그 중에서 annotation DB와 서열 유사도를 갖는 서열은 23,165개로 확인되었다. 메밀의 representative transcripts 유전자의 유전자 온톨로지(gene ontology) 분석결과, biological process는 metabolic process (49.49%)에서, cellular components는 cell (46.12%)에서, molecular function은 catalyltic activity (80.43%)에서 유전자가 많이 분포되어 있는 것을 확인하였다. 종자의 발아에 관련된 gibberellin receptor GID1C의 경우에는 양절메밀, 대관 3-3호의 발현양이 모두 시간이 지남에 따라 증가되는 것을 확인할 수 있었으며, gibberellin 20-oxidase1의 경우에는 양절메밀에서는 발아 후 12 시간이내에 증가되었으나, 대관 3-3호에서는 36시간까지 유전자 발현양 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 제주산 메밀의 발아초기 단계별 전사체 분석 데이터는 종간의 기능적, 형태학적 차이를 일으키는 메커니즘 규명에 도움을 줄 것으로 사료된다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제25권3호
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• pp.269-277
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• 2010

본 연구에서는 azoxymethane (AOM)과 dextran sodium sulfate (DSS)로 유도된 대장 발암과정에 대한 셀레늄의 방어 효과를 조사하였다. 셀레늄 결핍(0.02 ppm Se), 정상(0.1 ppm Se), 과다(0.5 ppm Se)사료를 12주간 식이로 급여하여 혈액검사와 대장암 발생의 초기단계인 aberrant crypt foci (ACF)수를 측정했으며, 암 발생율을 조사하였다. ICP-AES를 사용하여 간의 셀레늄 농도를 측정하였으며, 또한 셀레늄포함 항산화효소인 glutathione peroxidase (GPx) 활성을 알아보았다. 또한 TUNEL assay와 PCNA, $\beta$-catenin에 대한 면역조직 염색을 수행하였다. ACF 수 및 종양 발생률에 있어서, 셀레늄과다사료를 급여한 군이 정상셀레늄사료를 급여한 군보다 낮았으며, 셀레늄결핍사료를 급여한 군은 오히려 ACF 수 및 종양 발생률이 높았다. GPx 활성은 셀레늄의 섭취가 과다한 군에서 높게 나타났으며, 이 때, TUNEL에서 apoptotic positive cell이 증가하는 것을 확인했다. 또한 셀레늄의 섭취가 과다한 군에서 PCNA와 $\beta$-catenin의 발현이 감소됨을 볼 수 있었다. 본 마우스 모델실험에서 셀레늄은 여러 기전에 의해 대장암 발생을 억제할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제24권4호
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• pp.391-397
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• 2009

당뇨는 비정상적 인슐린의 작용으로 고혈당상태에 이르게 되는 내분비계 질환으로서, 다양한 합병증을 야기는 질환이다. carnosine은 $\beta$-alanine과 L-histidine으로 이루어진 dipeptide로서 생체내 여러 조직에 널리 분포하고 있고, 항노화, 항산화 기능을 가지는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 제2형 C57BL/6J db/db mice모델을 사용하여 8주 동안 carnosine 투여 후 carnsoine의 항당뇨 효과를 보았다. 실험군은 총 5개로 정상군, 대조군, carnosine 6, 30, 150 mg/kg 투여군으로 설정하였다. 혈당조절정도를 마우스의 정맥혈에서 혈당측정기를 이용하여 측정하였고, 포도당 내성 검사를 통해 시험물질의 포도당 의존성을 보았고, 또한 혈청내의 생화학적수치와 지질학적수치 등을 측정하여 증감의 정도를 측정하였다. 결과로서, carnosine 투여는 8주후 혈당을 유의적으로 감소시켰으며(p < 0.05), 혈당내성 검사 및 인슐린내성검사에서도 유의적으로 혈당치를 낮추었다(p < 0.05), 혈중 인슐린 량은 carnsoine 투여군 모두에서 낮게 나타났으나, 특히 저농도에서 유의적으로 낮았다 (p < 0.05). 혈액생화학적 수치에서는 carnosine 투여 군이 대조군보다 총단백질 수치가 높았으며, LDH 및 BUN 수치는 낮게 나타났다. 혈액 지질수치에서도 carnosine투여는 glucose 농도를 유의적으로 감소시켰으며, 더불어 LDL 수치를 낮췄으나, HDL 수치에는 변화가 없었다. 결론적으로 carnosine은 제2형 마우스모델에서 농도 비의존적 항당뇨 효과를 나타내었으나, carnosine는 생체내 항산화 및 항노화 효과와 더불어 항당뇨 효과를 갖는 것으로 사료된다.

• 한국자기학회지
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• 제15권2호
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• pp.100-105
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• 2005

최근 들어 바이오 의약품으로 응용 가능한 자성 나노 입자에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 바이오 의약품으로 응용이 가능하려면 상온에서 초상자성의 특성을 가져야만 한다. 초상자성 나노 입자의 제작이 가능한 졸-겔 법을 이용하여 초상자성 나노 입자 $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$를 제조하여 입자의 크기 및 자기적 성질을 DTA/TGA, x-선 회절법, SEM 측정과 $M\ddot{o}ssbauer$ 분광법, 진동시료 자화율 측정기(VSM)를 이용하여 연구하였다. DTA/TGA, SEM 및 x-선 회절실험으로부터 $300^{\circ}C$에서 열처리한 입자가 순수한 cubic spinel 구조를 가지며, 평균입자 크기가 10nm인 균일한 구형상 임을 알 수 있었다. $M\ddot{o}ssbauer$ 분광실험으로 $300^{\circ}C$에서 열처리한 입자가 상온에서 초상자성의 특성을 가지고 있음을 알 수 있었으며 13K에서 573K가지 $M\ ddot{o}ssbauer$ 스펙트럼을 취하였을 때 77 K까지는 sextet의 공명흡수선(준강자성체)으로 나타났고 130K이상에서는 가운데 doublet의 공명흡수선이 나타나 400K에서는 sextet과 doublet의 면적비가 같아짐을 알 수 있었다. 13K에서의 초미세자기장은 $H_{hf}(B)=532kOe,\;H_{hf}(A)=507 kOe$이며, VSM 측정 결과로부터 초상자성의 특성을 잃어버리는 차단온도 $T_B$는 250 K로 결정하였다. 또한 자기이방성상수 $K=1.0{\times}10^6\;erg/cm^3$, 완화시간상수 ${\tau}_0=5.0{\times}10^{-13}$ s의 값을 얻었으며, 교류 발열 측정기를 이용하여 자기발열 상태를 측정한 결과 자기발열은 온열온도인 $43.6^{\circ}C$로 나타났다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제49권3호
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• pp.186-191
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• 2006

본 연구는 전기적 세포융합방법인 electrofusion을 이용하여 우량균주의 육성을 목적으로 S. cerevisiae KCTC7904와 Z. rouxii KCTC7966 간의 전기융합을 실시하였고, 융합주의 내당성과 내염성을 확인하였으며, 융합주의 선별방법을 연구하였다. 또한 융합주의 유전안정성과 RAPD-PCR 분석을 통한 융합여부의 직접적인 증거를 확인하고자 실험하였다. S. cerevisiae KCTC7904와 Z. rouxii KCTC 7966를 각각 $12{\sim}36$시간 배양하여 분리 세척한 다음 1.5% 2-mercaptoethanol로 20분간 전 처리하여 lyticase(200 U/ml)로 $30^{\circ}C$에서 최종적으로 $60{\sim}90$분간 처리했을 때, 91% 이상의 원형질체를 얻을 수 있었다. 얻어진 원형질체를 $1.0{\sim}1.2\;M$ sorbitol 용액으로 세척 한 다음 각각 1 : 1의 비율로 혼합하여 1.5 MHz/50 pV의 고주파를 가하였을때 paired protoplast가 형성되었으며, 615 $V/256\;{\mu}sec$의 고전압을 가한 결과 약 25% 정도의 융합체를 얻을 수 있었다. 선별된 융합주의 내당성과 내염성을 각각의 모균주와 비교하여 실험한 결과 50%의 glucose와 15%의 NaCl을 함유한 배지에서 모두 생육이 가능하여 각각의 균주 특성을 가지고 있음을 확인하였고, 또한 융합주를 $4^{\circ}C$에서 5개월간 보관했을 때 약 28%정도가 모균주로 복귀되었지만, 72%의 융합안정성을 나타내므로 비교적 안정한 상태를 확인할 수 있었다. 융합의 진위 여부를 증명하기 위해 유전적인 분석방법인 RAPD-PCR 법을 사용하여 실험한 결과 각각의 균주가 agarose gel 상에서 보인 band의 패턴이 융합주에서도 모두 보여짐을 확인하였다.