• International Journal of Stem Cells
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• 제16권4호
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• pp.415-424
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• 2023

Therapeutic efficacy of mesenchymal stem cells (MSCs) is determined by biodistribution and engraftment in vivo. Compared to intravenous infusion, biodistribution of locally transplanted MSCs are partially understood. Here, we performed a pharmacokinetics (PK) study of MSCs after local transplantation. We grafted human MSCs into the brains of immune-compromised nude mice. Then we extracted genomic DNA from brains, lungs, and livers after transplantation over a month. Using quantitative polymerase chain reaction with human Alu-specific primers, we analyzed biodistribution of the transplanted cells. To evaluate the role of residual immune response in the brain, MSCs expressing a cytosine deaminase (MSCs/CD) were used to ablate resident immune cells at the injection site. The majority of the Alu signals mostly remained at the injection site and decreased over a week, finally becoming undetectable after one month. Negligible signals were transiently detected in the lung and liver during the first week. Suppression of Iba1-positive microglia in the vicinity of the injection site using MSCs/CD prolonged the presence of the Alu signals. After local transplantation in xenograft animal models, human MSCs remain predominantly near the injection site for limited time without disseminating to other organs. Transplantation of human MSCs can locally elicit an immune response in immune compromised animals, and suppressing resident immune cells can prolong the presence of transplanted cells. Our study provides valuable insights into the in vivo fate of locally transplanted stem cells and a local delivery is effective to achieve desired dosages for neurological diseases.

• Journal of Gastric Cancer
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• 제5권1호
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• pp.10-15
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• 2005

목적: 건강을 유지하는 데 비타민, 특히 엽산의 중요성이 근래에 강조되고 있다. 엽산의 결핍은 발달 지연을 일으켜 신생아에서 미성숙 혈관질환이나 신경관 결손 등의 중추 신경계 질환 등을 일으킬 수 있고, 급성 백혈병 같은 혈액학적 질환과도 연관된다. 또한, 과호모시스테인혈증과 연관되어 여러 폐색성 혈관성 질환 등을 유발하고, 출산 결손이나 다른 임신성 합병증을 유발하기도 한다. 특히 최근에는 위장관 신생 종양의 발생과도 연관된다고 보고되고 있다. Methylenetetrahydrofolate Reductase(MGHFR)는 엽산 대사에서 DNA 합성과 메틸화에 영향을 주는 필수 효소이다. MTHFR의 유전자 다형성은 아미노산의 변화와 효소 활성을 감소시키는 핵산의 유전자 다형성(677C $\rightarrow$T/Ala222Val)으로 정의되는데, 이때 효소 자체의 활성을 감소시켜 DNA 합성 저하와 저메틸화로 이어져 생체 내에서 발암성 변이를 일으켜 위장관계 종양과 연관된다. 우리는 MTHFR의 유전자 다형성과 위암의 발생 위험과의 관련성을 알아보기 위하여 본 연구를 시행하였다. 대상 및 방법: 2003년 7월부터 2004년 6월까지 위암으로 진단 받은 환자군 96명과 건강 검진에서 정상으로 판정 받은 대조군 287명의 혈청 표본으로 PCR-RFLP방법으로 MTHFR의 유전자 다형성을 구하여 위암에서의 연관성을 비교하였고, 환자군 내에서 암의 발생 위치와 낮은 체내 엽산 농도에 영향을 미치는 흡연력과 음주력에 대해 비교 하였다. 결과: 위암 환자 중 남자 69명($72\%$), 여자 27명($28\%$)이었고, 위 하부 58예($60\%$), 위 중부 20예($21\%$), 위 상부 18예($9\%$)였다. 위암 환자 중 흡연력이 있는 경우는 56명, 없는 경우는 40명이었고, 음주력이 있는 경우는 45명, 없는 경우는 51명이었다. 환자군에서 MTHFR의 유전자 다형성은 C/C 18($19\%$), C/T 59($61\%$), T/T 19($20\%$)였고, 대조군에서는 C/C 116($40\%$), C/T 103$40\%$), T/T 68($24\%$)이었다(P=0.045). 암의 위치에 따른 MTHFR유전자형의 분포는 위 하부에서 C/C 16($28\%$), C/T & T/T 42($77\%$)이었고, 위 중부 및 상부에서 C/C 2($5\%$), C/T & T/T 36($75\%$) 이었다(P=0.006). 환자군 내에서 흡연력 유무에 따른 MTHFR유전 자형의 분포는 흡연력이 있을 때 C/C 13($23\%$), C/T & T/T 43($77\%$)이었고, 흡연력이 없을 때 C/C 5($12\%$), C/T & T/T 35 ($88\%$)였다(P=0.189). 환자군 내에서 음주력 유무에 따른 MTHFR유전자형의 분포는 음주력이 있을 때 C/C 12($26\%$), C/T & T/T 33($74\%$)이었고, 음주력이 없을 때 C/C 6($12\%$), CT & T/T 45($88\%$)였다.(P=0.063). 결론: 본 연구에서는 MTHFR C/T & T/T 유전자 다형성이 위암의 발생과 그 위치에 대해 관련이 있는 것으로 여겨지고, 흡연력, 음주력과는 관련이 없는 것으로 여겨진다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제43권5호
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• pp.468-477
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• 2009

목적: Hydrodynamic-based procedure는 손쉽고 간편한 비바이러스성 유전자 전달 방법으로 특히 간특이적으로 발현하는 특징을 가진다. 단순 헤르페스 바이러스 제 1 형 티미딘 키나제(herpes simplex virus type 1 thymidine kinase, HSV1-tk)와 다양한 기질을 이용한 비침습적 HSV1-tk 유전자 영상시스템이 널리 연구되어왔다. 본 연구에서는 HSV1-tk 유전자를 hydrodynamic-based procedure를 이용하여 전달한 후, HSV1-tk의 보고 기질로 알려진 5-(2-iodovinyl)-2'-deoxyuridine (IVDU)을 이용하여 간 특이적인 HSV1-tk 유전자 발현 영상을 획득하고자 하였다. 대상 및 방법: HSV1-tk 유전자와 녹색형광유전자를 가진 각 플라스미드 벡터를 마우스에 hyodynaminc injection을 통해 전달하고, 24 시간 뒤 유전자의 발현을 확인하기 위해 RT-PCR, 생체형광영상, 핵의학영상, 전신자가방사영상 그리고 생체분포를 시행하였다. 결과: 각 플라스미드 벡터를 전달한 간으로부터 추출한 전체 RNA를 이용하여 RT-PCR을 수행한 결과, 각각 HSV1-tk유전자와 녹색형광단백 유전자의 특이적인 밴드를 관찰할 수 있었다. 생체 분포 결과, pHSV1-tk 벡터를 전달한 마우스의 간에서 특이적인 [$^{123}I$]IVDU의 섭취를 보였다. 생체형광영상에서는pEGFP-N1 벡터를 전달한 마우스의 간에서는 유의한 형광신호를 나타내었다. 전신자가방사영상과 감마카메라 영상에서 pHSV1-tk 벡터를 전달한 마우스의 간에서 방사표지 IVDU가 국소적으로 집적되는 것을 확인하였다. 결론: 본 연구에서 hydrodynamic-based procedure는 간특이적으로 플라스미드 DNA를 전달하는데 효과적이며 전달된 유전자의 발현을 분자영상학적인 방법으로 확인하였다. 따라서 Hydrodynamic injection을 통해 HSV1-tk유전자와 목적 유전자의 공동발현은 방사표지 IVDU에 의해 목적 유전자의 발현을 정량평가하는데 유용할 것으로 기대된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제39권4호
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• pp.337-344
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• 2011

이전 연구에서, bacteriophage ${\Phi}FC1$이 Enterococcus faecalis KBL703에서 UV induction을 통해 분리 동정되었으며, ${\Phi}FC1$은 phage attachment site인 attP와 bacterial attachment site인 attB 사이에서 site-specific integration을 촉매하는 integrase를 가지고 있다는 것을 밝혀냈으며 이를 MJ1이라 명명하였다. 이 연구에서는 이를 바탕으로 MJ1에 의한 site-specific integration의 효율을 Escherichia coli와 NIH3T3 cell에서 확인 하기 위해 attP, attB, MJ1을 각각의 벡터에 삽입하였다. MJ1 인테그라제에 의한 재조합을 수행하기 위해서 기질 벡터 pABLP를 $DH5{\alpha}$에 형질전환시킨 후, LB 배지에서 $37^{\circ}C$ 1시간 배양한 후 암피실린(ampicillin)과 테트라싸이클린(tetracycline) 항생제 플레이트로 pGMJ1과 pABLP 같이 가지고 있는 colony 들을 선별하여, LacZ 유전자가 불활성화 된 흰색 콜로니 개수를 세고 통계를 낸 결과 integration의 frequency가 99% 이상인 것으로 나타났다. 또한, 실제로 재조합이 일어났는 지를 확인하기 위해서 콜로니 PCR을 수행하여 재조합의 산물인 attL 150 bp을 확인하였다. PCR 산물은 염기서열분석을 통해 정확한 site-specific integration이 일어났음을 확인하였다. MJ1에 의한 integration을 보이기 위해 attP와 attB를 가지고 있는 vector를 MJ1 expression vector와 함께 NIH3T3 cell에 cotransfection 했으며 GFP를 reporter로 사용해 그 activity를 관찰하였다. NIH3T3 cell에서 GFP의 발현을 형광 현미경을 통해 알아본 결과, MJ1에 의한 sitespecific integration이 다른 accessory protein의 도움 없이 일어난다는 것을 볼 수 있었다. 마찬가지 방법으로, attR과 attL 간의 excision을 GFP로 알아본 결과, GFP는 발현하지 않았으며, 이는 MJ1에 의한 excision이 일어나지 않았음을 보여주었다. 이와 같은 결과로 볼 때, MJ1의 host만이 아니라 넓은 범위안에서도 integration을 수행할 수 있다는 것을 보여주었다. 따라서 MJ1을 이용한 site-specific integration system의 개발은 gene therapy를 위한 gene delivery system의 구축에 있어서 좋은 시작이 될 수 있다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제39권sup2호
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• pp.279-286
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• 2009

Purpose: Gene therapy (ex vivo) has recently been used as a means of delivering bone morphogenetic proteins (BMPs) to sites of tissue regeneration. In the present study, we investigated the effect of co-transduction of adenoviruses expressing BMP-2 and BMP-7 on osteogenesisof C2C12 cells in vitro. Methods: A replication-defective human adenovirus 5 (Ad5) containing a cDNA for BMPs in the E1 region of the virus (Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7) was constructed by in vivo homologous recombination. Functional activity of Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7 were evaluated in mouse stromal cells (W20-17cells). C2C12 cells are transduced with various MOI (multiplicity of infection) of Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7 to assess most effective and stable titer. Based on this result, C2C12 cells were transduced with Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7 alone or by combination. BMPs expression, alkaline phosphatase (ALPase) activity, cell proliferation, and mineralization were assessed. Results: Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7 are successfully transduced to W20-17 cells, and secreted BMPs stimulated cell differentiation. Also, C2C12 cells transduced with Ad5BMPs showed expression of BMPs and increased ALPaseactivity. In all groups, cell proliferation was observed over times. At 7days, cells co-transduced with Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7 showed lower proliferation than the others. C2C12 cells co-transduced with Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7 had greater ALPaseactivity than that would be predicted if effect of individual Ad5BMPs were additive. Little mineralized nodule formation was detected in cells transduced with individual Ad5BMPs. In contrast, Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7 combination stimulated mineralization after culturing for 10 days in mineralizing medium. Conclusions: Present study demonstrated that adenoviruses expressing BMPs gene successfully produced BMPs protein and these BMPs stimulated cells to be differentiated into osteoblastic cells. In addition, the osteogenic activity of Ad5BMPs can be synergistically increased by co-transduction of cells with Ad5BMP-2 and Ad5BMP-7.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.7-7
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• 2017

Unfavorable weather and soil conditions reduce rice yield and land and water productivity, aggravating existing encounters of poverty and food insecurity. These conditions are foreseen to worsen with climate change and with the unceasing irrational human practices that progressively debilitate productivity despite global appeals for more food. Our understanding of plant responses to abiotic stresses is advancing and is complex, involving numerous critical processes - each controlled by several genetic factors. Knowledge of the physiological and molecular mechanisms involved in signaling, response and adaptation, and in some cases the genes involved, is advancing. Moreover, the genetic diversity being unveiled within cultivated rice and its wild relatives is providing ample resources for trait and gene discovery, and this is being scouted for rice improvement using modern genomics and molecular tools. Development of stress tolerant varieties is now being fast-tracked through the use of DNA markers and advanced breeding strategies. Large numbers of drought, submergence and salt tolerant varieties were commercialized over recent years in South and Southeast Asia and more recently in Africa. These varieties are making significant changes in less favorable areas, transforming lives of smallholder farmers - progress considered incredulous in the past. The stress tolerant varieties are providing assurance to farmers to invest in better management of their crops and the ability to adjust their cropping systems for even higher productivity and more income, sparking changes analogous to that of the first green revolution, which previously benefited only favorable irrigated and rainfed areas. New breeding tools using markers for multiple stresses made it possible to develop more resilient, higher yielding varieties to replace the aging and obsolete varieties still dominating these areas. Varieties with multiple stress tolerances are now becoming available, providing even better security for farmers and lessening their production risks even in areas affected by complex and overlapping stresses. The progress made in these less favorable areas triggered numerous favorable changes at the national and regional levels in several countries in Asia, including adjusting breeding and dissemination strategies to accelerate outreach and enabling changes at higher policy levels, creating a positive environment for faster progress. Exploiting the potential of these less productive areas for food production is inevitable, to meet the escalating global needs for more food and sustained production systems, at times when national resources are shrinking while demand for food is mounting. However, the success in these areas requires concerted efforts to make use of existing genetic resources for crop improvement and establishing effective evaluation networks, seed production systems, and seed delivery systems to ensure faster outreach and transformation.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제29권4호
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• pp.287-293
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• 2002

병독성 대장균 (K88ac)의 pilin gene을 분리하여 이를 당근에 도입한 후 이의 발현을 유도하여 자돈 설사병 예방 및 치료를 위한 당근경구백신 개발을 목적으로 하였다. 형질전환을 통해 494 세포주를 확립하였고, western분석을 통하여 0.1~4 $\mu\textrm{g}$/g의 pilin 단백질 발현을 확인하였으며 백신식물 생산에 적합한 세포주 2종 (M1-17, Y14-1)을 선발하여 포장생산 및 임상실험에 적용하였다. 쥐를 대상으로 당근 경구 투여시 병원균 항체 생성 여부와 면역 유도를 위한 최적 농도 지표를 파악하기 위하여 1주 간격으로 형질전환 당근 1g, 3g, 5g을 경구투여 한 결과 백신 당근 3g 투여시 10$\mu\textrm{g}$의 재조합 pilin 백신을 경구 투여한 것에 비해 다소 높은 항체 생성을 나타냈으며 3g의 분량이 쥐 면역 유도를 위한 적정량으로 확인하였다. 자돈에 대한 백신당근 경구 투여시 자돈 설사병 보호 효과를 정량적으로 구명하기 위하여 분석한 자돈의 일당 증체량은 형질전환 당근 투여시 평균 60g 이상 더 높은 증체량을 보였으며, 질병방제 효과를 구명하기 위하여 장독성 병원균을 인위 접종한 결과 대조구에서만 fecal score 3의 심각한 설사를 확인하였다. 본 연구를 통해 개발된 당근백신은 효율적 투여방법 등에 대한 후속 실험을 통하여 산업적 이용 가능성이 탐색될 예정이다.

• Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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• 제27권2호
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• pp.103-109
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• 2005

In spite of the ongoing advances, standard therapies for oral cancer still has some limitations in efficacy and in ability to prolong survival rate of advanced disease and result in significant functional defect and severe cosmetic deformity. Currently gene therapy using tumor suppressor gene is considered as a potent candidate for new therapeutic approaches that can improve efficacy and reduce complications. The purpose of this research is to identify the role of adenoviral vector to transfer HCCS-1 tumor suppressor gene in oral cancer cells and to find out whether there is a possibility for it to serve in the field of gene therapy. The human SCC-25 cell line was used for transfection. To determine the efficiency of the adenovirus as a gene delivery vector cell line was transduced with LacZ gene and analysed with X-gal staining. Northern blot was performed to confirm the tranfection with HSCC-1 gene and cell viability was assessed by cell cytotoxicity assay. We had successfully construct the recombinant HSCC-1 adenovirus(Ad5CMV-HCCS-1). DNA extracted from Ad5CMV-HCCS-1 revealed HCCS-1 gene is incorporated. The transduction efficiencies were over than 50% of SCC-25 cells with a MOI of 2 and over 95% with a MOI of 50. Northern blot analysis showed that a single 0.6kb mRNA transcript was expressed in Ad5CMV-HCCS-1 transduced SCC-25 cells. There was no or very low transcription HCCS-1 mRNA in wild and Ad5CMV-LacZ transduced SCC-25 cells. Cells transduced with Ad5CMV-HCCS-1 showed significant growth inhibition. By day 6, Ad5CMV-HCCS-1 treated cell count was decreased to 30% of mock-infected cells, while that of Ad5CMV-LacZ treated cells was 90% of mock-infected cells (p<0.05). Finally, these result suggest that the Ad5CMV-HCCS-1 has potential as a gene therapy tool for oral cancer.

• Journal of Ginseng Research
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• 제41권3호
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• pp.330-338
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• 2017

Background: Ginsenoside Rh2 (G-Rh2) is a ginseng saponin that is widely investigated because of its remarkable antitumor activity. However, the molecular mechanism by which (20S) G-Rh2 triggers its functions and how target animals avoid its cytotoxic action remains largely unknown. Methods: Phage display was used to screen the human targets of (20S) G-Rh2. Fluorescence spectroscopy and UV-visible absorption spectroscopy were used to confirm the interaction of candidate target proteins and (20S) G-Rh2. Molecular docking was utilized to calculate the estimated free energy of binding and to structurally visualize their interactions. MTT assay and immunoblotting were used to assess whether human serum albumin (HSA), bovine serum albumin (BSA), and bovine serum can reduce the cytotoxic activity of (20S) G-Rh2 in HepG2 cells. Results: In phage display, (20S) G-Rh2-beads and (20R) G-Rh2-beads were combined with numerous kinds of phages, and a total of 111 different human complementary DNAs (cDNA) were identified, including HSA which had the highest rate. The binding constant and number of binding site in the interaction between (20S)-Rh2 and HSA were $3.5{\times}10^5M^{-1}$ and 1, and those in the interaction between (20S) G-Rh2 and BSA were $1.4{\times}10^5M^{-1}$ and 1. The quenching mechanism is static quenching. HSA, BSA and bovine serum significantly reduced the proapoptotic effect of (20S) G-Rh2. Conclusion: HSA and BSA interact with (20S) G-Rh2. Serum inhibited the activity of (20S) G-Rh2 mainly due to the interaction between (20S) G-Rh2 and serum albumin (SA). This study proposes that HSA may enhance (20S) G-Rh2 water solubility, and thus might be used as nanoparticles in the (20S) G-Rh2 delivery process.

• 생명과학회지
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• 제22권6호
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• pp.703-712
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• 2012

AAV는 매우 안전하고 효율적인 유전자전달방법으로 인정되어 왔다. 그러나, AAV가 가진 생물의약품으로서 단점은 효율적이고 재현성 높은 생산법이 취약하고, 또한 다양한 혈청형을 간단한 한 가지 공통적 방법으로 신뢰성 있게 정량하는 방법이 개발되어야 하는 것이다. 따라서, 본 연구에서는 AAV2와 아데노바이러스를 동시에 감염하는 종래의 생산법에 의한 효율성과 새로운 생산법, 즉 AAV2 감염 후 pHelper 플라스미드를 transfection 하는 방법을 통한 생산효율성을 비교하였고, HEK293과 293T를 생산세포주로 하여 시간에 따른 생산효율성도 분석하였다. 그 결과 AAV2와 pHelper DNA를 포함한 새로운 생산법은 기존의 방법에 비해 10배 이상 높은 생산효율성을 보였고, 293T에서 AAV2를 10 MOI로 감염한 후 5일째에 가장 높은 생산효율성을 보였는데, 생산세포 한 개 당 $1.61{\times}10^5$ virus genomes (v.g.)을 생산하는 결과였다. 따라서 이 생산조건을 다른 혈청형 생산에 적용한 결과, 모든 혈청형에서 생산세포주 한 개 당 $10^5$ v.g. 이상을 생산하는 효율성을 보였다. 한편, 다양한 AAV 혈청형을 한 가지 공통적인 방법으로 정량하기 위해 the universal PCR 프라이머를 제작하였고, 그것을 이용하여 신뢰성 높고 10개 분자까지도 증폭이 가능한 결과를 모든 혈청형에서 얻었다. 그러므로 이 한 쌍의 정량용 the universal 프라이머는 임상시험용 아데노바이러스벡터에 존재하는 AAV오염을 검출하는 것에도 사용 가능하다.