Cryopreserved fibroblast implants represent a major advancement for healing of chronic wounds. Bone marrow stromal cells, which include the mesenchymal stem cells, have a low immunity-assisted rejection and are capable of expanding profoundly in a culture media. Therefore, they have several advantages over fibroblasts in clinical use. The ultimate goal of this study was to compare the wound healing accelerating growth factor secretion of the bone marrow stromal cells with that of the fibroblasts and this pilot study particularly focuses on the growth factor secretion to accelerate wound healing. Bone marrow stromal cells and fibroblasts were isolated from the same patients and grown in culture. At 1, 3, and 5 days post-incubating, secretion of basic fibroblast growth factor(bFGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), and transforming growth factor beta(TGF-${\beta}$) were compared. In TGF-${\beta}$ secretion fibroblasts showed 12~21% superior results than bone marrow stromal cells. In contrast, bFGF levels in the bone marrow stromal cells were 47~89% greater than that in fibroblasts. The VEGF levels of the bone marrow stromal cells was 7~12 fold greater than that of the fibroblasts. Our results suggest that the bone marrow stromal cells have great potential for wound healing accelerating growth factor secretion.
Kuldeep Kumar;Kinsuk Das;Ajay Kumar;Purnima Singh;Madhusoodan A. P.;Triveni Dutt;Sadhan Bag
한국동물생명공학회지
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제38권2호
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pp.54-61
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2023
Background: Germ cells undergo towards male or female pathways to produce spermatozoa or oocyte respectively which is essential for sexual reproduction. Mesenchymal stem cells (MSCs) have the potential of trans-differentiation to the multiple cell lineages. Methods: Herein, rat MSCs were isolated from bone marrow and characterized by their morphological features, expression of MSC surface markers, and in vitro differentiation capability. Results: Thereafter, we induced these cells only by retinoic acid supplementation in MSC medium and, could able to show that bone marrow derived MSCs are capable to trans-differentiate into male germ cell-like cells in vitro. We characterized these cells by morphological changes, the expressions of germ cell specific markers by immunophenotyping and molecular biology tools. Further, we quantified these differentiated cells. Conclusions: This study suggests that only Retinoic acid in culture medium could induce bone marrow MSCs to differentiate germ cell-like cells in vitro. This basic method of germ cell generation might be helpful in the prospective applications of this technology.
Shim, Jin-Kyoung;Kang, Seok-Gu;Lee, Ji-Hyun;Chang, Jong Hee;Hong, Yong-Kil
대한의생명과학회지
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제19권4호
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pp.295-302
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2013
Some of the pituitary adenomas are invasive and spread into neighboring tissues. In previous studies, the invasion of pituitary adenomas is thought to be associated with epithelial-mesenchymal transition (EMT). In addition to that, we thought that mesenchymal stem cells (MSCs) exist in relevant microenvironment in pituitary adenoma. However, it has been little known about the existence of MSCs from pituitary adenoma. So we investigated whether mesenchymal stem-like cells (MSLCs) can be isolated from the pituitary adenoma specimen. We isolated and cultured candidate MSLCs from the fresh pituitary adenoma specimen with the same protocols used in culturing bone marrow derived MSCs (BM-MSCs). The cultured candidate MSLCs were analyzed by fluorescence-activated cell sorting (FACS) for surface markers associated with MSCs. Candidate MSLCs were exposed to mesenchymal differentiation conditions to determine the mesenchymal differentiation potential of these cells. To evaluate the tumorigenesis of candidate MSLCs from pituitary adenoma, we implanted these cells into the brain of athymic nude mice. We isolated cells resembling BM-MSCs named pituitary adenoma stroma mesenchymal stem-like cells (PAS-MSLCs). PAS-MSLCs were spindle shaped and had adherent characteristics. FACS analysis identified that the PAS-MSLCs had a bit similar surface markers to BM-MSCs. Isolated cells expressed surface antigen, positive for CD105, CD75, and negative for CD45, NG2, and CD90. We found that these cells were capable of differentiation into adipocytes, osteocytes and chondrocytes. Tumor was not developed in the nude mice brains that were implanted with the PAS-MSLCs. In this study, we showed that MSLCs can be isolated from a pituitary adenoma specimen which is not tumorigenic.
We investigated the effects of ${\beta}$-adrenergic activation on bone marrow adiposity and on adipogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs). C57BL/6 mice were subjected to a control (CON), high calorie (HIGH) or low calorie (LOW) diet for 12 weeks. In each group, mice were treated with vehicle (VEH) or propranolol. The number of adipocytes per area bone marrow was increased in LOWVEH and HIGHVEH mice compared with CONVEH mice, which was attenuated by propranolol. Isoproterenol increased lipid droplet accumulation and adipogenic marker gene expression in 3T3-L1 preadipocytes and mouse BMSCs, which were blocked by propranolol. Conditioned medium obtained from MC3T3-E1 osteoblasts suppressed adipogenic differentiation of 3T3-L1 cells, which was significantly attenuated by treatment of MC3T3-E1 cells with isoproterenol. These data suggest that ${\beta}$-adrenergic activation enhances bone marrow adipogenesis via direct stimulation of BMSCs adipogenesis and indirect inhibition of osteoblast anti-adipogenic potential.
Adult stem cell transplantation has been increased every year, because of the lack of organ donors for regenerative medicine. Therefore, development of reliable and safety cryopreservation and bio-baking method for stem cell therapy is urgently needed. The present study investigated safety of dimethyl sulfoxide (DMSO) such as common cryoprotectant on porcine bone marrow derived mesenchymal stem cells (pBM-MSCs) by evaluating the activation of Caspase-3 and -7, apoptosis related important signal pathway. pBM-MSCs used for the present study were isolated density gradient method by Ficoll-Paque Plus and cultured in A-DMEM supplemented 10% FBS at $38.5^{\circ}C$ in 5% $CO_2$ incubator. pBM-MSCs were cryopreserved in A-DMEM supplemented either with 5%, 10% or 20% DMSO by cooling rate at $-1^{\circ}C$/min in a Kryo 360 (planner 300, Middlesex, UK) and kept into $LN_2$. Survival rate of cells after thawing did not differ between 5% and 10% DMSO but was lowest in 20% DMSO by 0.4% trypan blue exclusion. Activation of Caspase-3 and -7 by Vybrant FAM Caspase-3 and -7 Assay Assay Kit (Molecular probes, Inc.OR, USA) was analyzed with a flow cytometer. Both of cryopreserved and control groups (fresh pBM-MSCs) were observed after the activation of Caspase-3 and -7. The activation did not differ between 5% and 10% DMSO, but was observed highest in 20% DMSO. Therefore 5% DMSO can be possibly used for cell cryopreservation instead of 10% DMSO.
Fibroblast growth factor (FGF)-2 is one of the most effective growth factors to increase the growth rate of mesenchymal stem cells (MSCs). Previously, we reported that low dose of FGF-2 (1 ng/ml) induced proliferation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) through AKT and ERK activation resulting in reduction of autophagy and senescence, but not at a high dose. In this study, we investigated the effects of high dose FGF-2 (10 ng/ml) on proliferation, autophagy and senescence of BMSCs for long term cultures (i.e., 2 months). FGF-2 increased the growth rate of BMSCs in a dose dependent manner for a short term (3 days), while during long term cultures (2 months), population doubling time was increased and accumulated cell number was lower than control in BMSCs when cultured with 10 ng/ml of FGF-2. 10 ng/ml of FGF-2 induced immediate de-phosphorylation of ERK1/2, expression of LC3-II, and increase of senescence associated ${\beta}$-galactosidase (SA-${\beta}$-Gal, senescence marker) expression. In conclusion, we showed that 10 ng/ml of FGF-2 was inadequate for ex vivo expansion of BMSCs because 10 ng/ml of FGF-2 induced growth retardation via ERK1/2 de-phosphorylation and induction of autophagy and senescence in BMSCs.
Purpose: The aim of this study was to evaluate the stemness of cells from canine dental tissues and bone marrow. Methods: Canine periodontal ligament stem cells (PDLSC), alveolar bone stem cells (ABSC) and bone marrow stem cells(BMSC) were isolated and cultured. Cell differentiations (osteogenic, adipogenic and chondrogenic) and surface antigens (CD146, STRO-1, CD44, CD90, CD45, CD34) were evaluated in vitro. The cells were transplanted into the subcutaneous space of nude mice to assess capacity for ectopic bone formation at 8 weeks after implantation. Results: PDLSC, ABSC and BMSC differentiated into osteoblasts, adipocytes and chondrocytes under defined condition. The cells expressed the mesenchymal stem cell markers differently. When transplanted into athymic nude mice, these three kinds of cells with hydroxyapatite /${\beta}$- tricalcium phosphate (HA/TCP) carrier showed ectopic bone formation. Conclusions: This study demonstrated that canine dental stem cells have stemness like bone marrow stem cells. Transplantation of these cells might be used as a therapeutic approach for dental stem cell-mediated periodontal tissue regeneration.
Bone marrow derived mesenchymal stem cells (BMSCs) are largely studied for their potential clinical use. But it is hard to get enough number of those cells for clinical trials and give serious pain to the patients. Adipose tissue is derived from the embryonic mesenchyme and contains a stroma that is easily isolated with large amount. This cell population (adipose derived stem cells: ADSCs) can be isolated from human lipoaspirates and like MSCs, differentiate toward the osteogenic, adipogenic, myogenic and chondrogenic lineages. To confirm whether adipose tissue contains stem cells, the ADSCs extracted from omental or subcutaneous fat tissue were expanded during third to fifth passages. The phenotype of the ADSCs was identified by the conventional cell surface markers using flow cytometry: positive for CD29 and CD44, but negative for CD34, CD45, CD117 and HLA-DR that similar to those observed on BMSCs. The ADSCs were able to differentiate into the osteoblast or adipocytes with induction media. Finally, ADACs expressed multiple CD marker antigens similar to those observed on BMSCs and differentiated into osteoblast, adipocyte. With this, human adipotissue contains multipotent cells and may represent an alternative stem cell source to bone marrow-derived MSCs.
Park, Hannara;Kim, Jin Soo;Oh, Eun Jung;Kim, Tae Jung;Kim, Hyun Mi;Shim, Jin Hyung;Yoon, Won Soo;Huh, Jung Bo;Moon, Sung Hwan;Kang, Seong Soo;Chung, Ho Yun
대한두개안면성형외과학회지
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제19권3호
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pp.181-189
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2018
Background: Autogenous bone grafts have several limitations including donor-site problems and insufficient bone volume. To address these limitations, research on bone regeneration is being conducted actively. In this study, we investigate the effects of a three-dimensionally (3D) printed polycaprolactone (PCL)/tricalcium phosphate (TCP) scaffold on the osteogenic differentiation potential of adipose tissue-derived stem cells (ADSCs) and bone marrow-derived stem cells (BMSCs). Methods: We investigated the extent of osteogenic differentiation on the first and tenth day and fourth week after cell culture. Cytotoxicity of the 3D printed $PCL/{\beta}-TCP$ scaffold was evaluated by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium assay, prior to osteogenic differentiation analysis. ADSCs and BMSCs were divided into three groups: C, only cultured cells; M, cells cultured in the 3D printed $PCL/{\beta}-TCP$ scaffold; D, cells cultured in the 3D printed $PCL/{\beta}-TCP$ scaffold with a bone differentiation medium. Alkaline phosphatase (ALP) activity assay, von Kossa staining, reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), and Western blotting were performed for comparative analysis. Results: ALP assay and von Kossa staining revealed that group M had higher levels of osteogenic differentiation compared to group C. RT-PCR showed that gene expression was higher in group M than in group C, indicating that, compared to group C, osteogenic differentiation was more extensive in group M. Expression levels of proteins involved in ossification were higher in group M, as per the Western blotting results. Conclusion: Osteogenic differentiation was increased in mesenchymal stromal cells (MSCs) cultured in the 3D printed PCL/TCP scaffold compared to the control group. Osteogenic differentiation activity of MSCs cultured in the 3D printed PCL/TCP scaffold was lower than that of cells cultured on the scaffold in bone differentiation medium. Collectively, these results indicate that the 3D printed PCL/TCP scaffold promoted osteogenic differentiation of MSCs and may be widely used for bone tissue engineering.
중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell, MSC)은 세포치료로 각광받아 널리 사용되고 있다. 이들은 줄기세포의 분화성을 이용하여 많은 만성질환에 연관되어 치료제로 사용되고 있다. 줄기세포는 다른 화학적 치료법에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 왜냐하면 줄기세포치료는 자기자신, 혹은 동종의 세포를 이용한 치료이기 때문에 화학 치료에 비해 부작용이나 치료의 위험성이 덜하다. 그리고 마이크로RNA또한 최근 기 존재와 기능이 밝혀져서 연구되고 있는데 특히 항암, 세포생장촉진 등의 기능을 이용해 항암, 만성질환 치료에 접목되어 치료제로의 역할이 기대된다. 마이크로RNA는 대부분의 대사과정이나 항상성조절에 관여되어있다. 따라서 마이크로RNA가 저 발현 혹은 과 발현하게 되면 만성질환으로 이어지게 된다. 하지만 줄기세포와 마이크로RNA의 상호간 보조효과는 잘 연구되어 있지 않다. 따라서 이들 간의 상관관계를 확인하기 위하여 태반유래 줄기세포(PDSC)와 골수줄기세포(BM-MSC), 대조군으로 섬유아세포(Fibroblast, WI-38)을 사용하여 이들이 발현하는 마이크로RNA 발현을 확인해 보았다. 각각의 MSC 세포주에 대하여 특정 마이크로RNA의 발현량을 확인해 보았다. 결과 PDSC의 경우엔 마이크로RNA-34a의 발현이 높았고 BM-MSC의 경우에는 마이크로RNA-27a, 33a, 33b, 211의 발현이 높은 것을 확인할 수 있었다. 따라서 우리는 각각의 MSC세포주와 그들이 발현하는 기능성 마이크로RNA을 연관지어 효과적인 세포치료에 활용될 수 있을 것을 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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