In the present study, we performed electroporation to deliver protein into microalgae using previously developed digital electroporation system. Green fluorescence protein was successfully delivered into a live microalgae cell nucleus without cell wall removal. By investigating the effects of applied voltage on the protein delivery efficiency, optimal electroporation electric field condition was found (960 V/cm). We also investigated the delivery of Yo-Pro-1 into cell to examine the size effects of delivered materials and found that there is little size effects on the optimal condition. Finally, the implications of the present results and future work are discussed.
Cell-penetrating peptides (CPPs) are short amino acids that have been widely used to deliver macromolecules such as proteins, peptides, DNA, or RNA, to control cellular behavior for therapeutic purposes. CPPs have been used to treat immunological diseases through the delivery of immune modulatory molecules in vivo. Their intracellular delivery efficiency is highly synergistic with the cellular characteristics of the dendritic cells (DCs), which actively uptake foreign antigens. DC-based vaccines are primarily generated by pulsing DCs ex vivo with various immunomodulatory antigens. CPP conjugation to antigens would increase DC uptake as well as antigen processing and presentation on both MHC class II and MHC class I molecules, leading to antigen specific CD4+ and CD8+ T cell responses. CPP-antigen based DC vaccination is considered a promising tool for cancer immunotherapy due to the enhanced CTL response. In this review, we discuss the various applications of CPPs in immune modulation and DC vaccination, and highlight the advantages and limitations of the current CPP-based DC vaccination.
An, Byung Chull;Ryu, Yongku;Yoon, Yeo-Sang;Choi, Oksik;Park, Ho Jin;Kim, Tai Yeub;Kim, Song-In;Kim, Bong-Kyu;Chung, Myung Jun
Molecules and Cells
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v.42
no.11
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pp.755-762
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2019
Despite decades of research into colorectal cancer (CRC), there is an ongoing need for treatments that are more effective and safer than those currently available. Lactic acid bacteria (LAB) show beneficial effects in the context of several diseases, including CRC, and are generally regarded as safe. Here, we isolated a Lactobacillus rhamnosus (LR)-derived therapeutic protein, p8, which suppressed CRC proliferation. We found that p8 translocated specifically to the cytosol of DLD-1 cells. Moreover, p8 down-regulated expression of Cyclin B1 and Cdk1, both of which are required for cell cycle progression. We confirmed that p8 exerted strong anti-proliferative activity in a mouse CRC xenograft model. Intraperitoneal injection of recombinant p8 (r-p8) led to a significant reduction (up to 59%) in tumor mass when compared with controls. In recent years, bacterial drug delivery systems (DDSs) have proven to be effective therapeutic agents for acute colitis. Therefore, we aimed to use such systems, particularly LAB, to generate the valuable therapeutic proteins to treat CRC. To this end, we developed a gene expression cassette capable of inducing secretion of large amounts of p8 protein from Pediococcus pentosaceus SL4 (PP). We then confirmed that this protein (PP-p8) exerted anti-proliferative activity in a mouse CRC xenograft model. Oral administration of PP-p8 DDS led to a marked reduction in tumor mass (up to 64%) compared with controls. The PP-p8 DDS using LAB described herein has advantages over other therapeutics; these advantages include improved safety (the protein is a probiotic), cost-free purification, and specific targeting of CRC cells.
Shin, Hyo Jung;Lee, Ka Young;Kwon, Kisang;Kwon, O-Yu;Kim, Dong Woon
Journal of Life Science
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v.31
no.9
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pp.849-855
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2021
Recently, as nanotechnology has been introduced and used in various fields, the development of new drugs has been accelerating. Nanoparticles have maintained blood drug concentration for extended periods of time with a single administration of the drug. The drug can then be selectively released only at the pathological site, thereby reducing side effects to other non-pathological sites. In addition, nanoparticles can be modified for selective target sites delivery for other specific diseases, with polymers being widely used in the manufacture of these nanoparticles. Poly (D,L-lactic-co-glycolic acid ) (PLGA) is one of the most extensively developed biodegradable polymers. PLGA is widely used in drug delivery for a variety of applications. It has also been approved by the FDA as a drug delivery system and is widely applied in controlled release formulations, such as in gene therapy treatments. PLGA nanoparticles have been developed as delivery systems with high efficiency to specific cell types by using passive and active targeting methods. After the development of a drug delivery system using PLGA nanoparticles, the drug is selectively delivered to the target site, and the effective blood concentration for extended periods of time is optimized according to the disease. In this review paper, we focus on ways to improve cell-specific treatment outcomes by examining the development of astrocyte selective nanoparticles based on PLGA nanomaterials for gene therapy.
Proceedings of the Microbiological Society of Korea Conference
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2008.05a
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pp.62-64
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2008
A major hurdle to the development of RNA interference as therapy for HIV infection is the delivery of siRNA to T lymphocytes which are difficult cells to transfect even in vitro. We have employed a single chain antibody to the pan T cell surface antigen CD7 was conjugated to an oligo-9-arginine peptide (scFvCD7-9R) for T cell-specific siRNA delivery in NOD/SCIDIL2${\gamma}$-/- mice reconstituted with human peripheral blood lymphocytes (Hu-PBL). Using a novel delivery, we first show that scFvCD7-9R efficiently delivered CD4 siRNA into human T cells in vitro. In vivo administration to Hu-PBL mice resulted in reduced levels of surface CD4 expression on T cells. Mice infected with HIV-1 and treated on a weekly basis with scFvCD7-9R-siRNA complexes targeting a combination of viral genes and the host coreceptor molecule CCR5 successfully maintained CD4/CD3 T cell ratios up to 4 weeks after infection in contrast to control mice that displayed a marked reduction in CD4 T cell numbers. p24 antigen levels were undetectable in 3 of the 4 protected mice. scFvCD7-9R/antiviral siRNA treatment also helped maintain CD4 T cell numbers with reduced plasma viral loads in Hu-PBL mice reconstituted with PBMC from donors seropositive for HIV, indicating that this method can contain viral replication even in established HIV infections. Our results show that scFvCD7-9R could be further developed as a potential therapeutic for HIV-1 infection.
This study examined the biostability and drug delivery efficiency of g-$Fe_2O_3$ magnetic nanoparticles (GMNs) by cytotoxicity tests using various tumor cell lines and normal cell lines. The GMNs, approximately 20 nm in diameter, were prepared using a chemical coprecipitation technique, and coated with two surfactants to obtain a water-based product. The particle size of the GMNs loaded on hangamdan drugs (HGMNs) measured 20-50 nm in diameter. The characteristics of the particles were examined by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-TEM) and Raman spectrometer. The Raman spectrum of the GMNs showed three broad bands at 274, 612 and $771\;cm^1$. A 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay showed that the GMNs were non-toxic against human brain cancer cells (SH-SY5Y, T98), human cervical cancer cells (Hela, Siha), human liver cancer cells (HepG2), breast cancer cells (MCF-7), colon cancer cells (CaCO2), human neural stem cells (F3), adult mencenchymal stem cells (B10), human kidney stem cells (HEK293 cell), human prostate cancer (Du 145, PC3) and normal human fibroblasts (HS 68) tested. However, HGMNs were cytotoxic at 69.99% against the DU145 prostate cancer cell, and at 34.37% in the Hela cell. These results indicate that the GMNs were biostable and the HGMNs served as effective drug delivery vehicles.
Recent progress in understanding the molecular basis of cancer brought out new materials such as oligonucleotides, genes, peptides and proteins as a source of new anticancer agents. Due to their macromolecular properties, however, new strategies of delivery for them are required to achieve their full therapeutic efficacy in clinical setting. Development of improved dosage forms of currently marketed anticancer drugs can also enhance their therapeutic values. Currently developed delivery systems for anticancer agents include colloidal systems (liposomes, emulsions, nanoparticles and micelles), polymer implants and polymer conjugates. These delivery systems have been able to provide enhanced therapeutic activity and reduced toxicity of anticancer agents mainly by altering their pharmacokinetics and biodistribution. Furthermore, the identification of cell-specific receptor/antigens on cancer cells have brought the development of ligand- or antibody-bearing delivery systems which can be targeted to cancer cells by specific binding to receptors or antigens. They have exhibited specific and selective delivery of anticancer agents to cancer. As a consequence of extensive research, clinical development of anticancer agents utilizing various delivery systems is undergoing worldwide. New technologies and multidisciplinary expertise to develop advanced drug delivery systems, applicable to a wide range of anticancer agents, may eventually lead to an effective cancer therapy in the future.
Exosomes serve important functions in cell-to-cell communication and biological functions by serving as a delivery cargo shuttle for various molecules. The application of an improved delivery method for microRNAs (miRNAs/miRs) may enhance their potential as a therapeutic tool in cardiac diseases. Thus, the present study investigated whether human peripheral blood-derived exosomes may be used as a delivery cargo system for miRNAs, and whether the delivery of miR-21 using a human peripheral blood derived-exosome may influence the degree of remodeling following myocardial infarction (MI). In H9C2 and HL-1 cells, miR-21 expression was successfully regulated by treatment with human peripheral blood derived-exosomes loaded with an miR-21 mimic or inhibitor compared with untreated cells. In addition, the mRNA and protein expression levels of SMAD family member 7 (Smad7), phosphatase and tensin homolog (PTEN) and matrix metalloproteinase 2 (MMP2), which are involved in cardiac fibrosis, were associated with the uptake of miR-21 mimic- or inhibitor-loaded exosomes. Similarly, the in vivo mRNA and protein expression of Smad7, PTEN and MMP2 were altered following treatment with miR-21 mimic- or inhibitor-loaded exosomes. Furthermore, miR-21 mimic-loaded exosomes enhanced fibrosis, whereas miR-21 inhibitor-loaded exosomes reduced fibrosis in a mouse MI model. These results suggested that miRNA-loaded human peripheral blood derived-exosomes may be used as a therapeutic tool for cardiac diseases.
Bae, Yoonhee;Lee, Jell;Kho, Changwon;Choi, Joon Sig;Han, Jin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.25
no.5
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pp.467-478
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2021
In this study, we aimed to synthesize PAMAMG3 derivatives (PAMAMG3-KRRR and PAMAMG3-HKRRR), using KRRR peptides as a nuclear localization signal and introduced histidine residues into the KRRR-grafted PAMAMG3 for delivering a therapeutic, carcinoma cell-selective apoptosis gene, apoptin into human primary glioma (GBL-14) cells and human dermal fibroblasts. We examined their cytotoxicity and gene expression using luciferase activity and enhanced green fluorescent protein PAMAMG3 derivatives in both cell lines. We treated cells with PAMAMG3 derivative/apoptin complexes and investigated their intracellular distribution using confocal microscopy. The PAMAMG3-KRRR and PAMAMG3-HKRRR dendrimers were found to escape from endolysosomes into the cytosol. The JC-1 assay, glutathione levels, and Annexin V staining results showed that apoptin triggered cell death in GBL-14 cells. Overall, these findings indicated that the PAMAMG3-HKRRR/apoptin complex is a potential candidate for an effective nonviral gene delivery system for brain tumor therapy in vitro.
The "evolution" of a thing, a custom, an organ is thus by no means its progressus toward a goal, even less a logical progressus by the shortest route and with the least expendit ure of force, but a succession of more or less profound, mutually independent processes of subduing, plus the resistances they encounter, the attempts at transformation for the purpose of defense and reaction, and the results of successful counteractions. The form is fluid, but the "meaning" is even more so (Friedrich W. Nietzsche).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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