• Molecules and Cells
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• 제24권3호
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• pp.343-350
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• 2007

Mesenchymal stem/progenitor cells (MPCs) were isolated from porcine umbilical cord blood (UCB) and their morphology, proliferation, cell cycle status, cell-surface antigen profile and expression of hematopoietic cytokines were characterized. Their capacity to differentiate in vitro into osteocytes, adipocytes and chondrocytes was also evaluated. Primary cultures of adherent porcine MPCs (pMPCs) exhibited a typical fibroblast-like morphology with significant renewal capacity and proliferative ability. Subsequent robust cell growth was indicated by the high percentage of quiescent (G0/G1) cells. The cells expressed the mesenchymal surface markers, CD29, CD49b and CD105, but not the hematopoietic markers, CD45 and CD133 and synthesized hematopoietic cytokines. Over 21 days of induction, the cells differentiated into osteocytes adipocytes and chondrocytes. The expression of lineage specific genes was gradually upregulated during osteogenesis, adipogenesis and chondrogenesis. We conclude that porcine umbilical cord blood contains a population of MPCs capable of self-renewal and of differentiating in vitro into three classical mesenchymal lineages.

• Macromolecular Research
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• 제14권5호
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• pp.565-572
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• 2006

Recombinant human bone morphogenic protein-2 (rhBMP-2), which is known as one of the major local stimuli for osteogenic differentiation, was immobilized on the surface of hyaluronic acid (HA)-modified poly$(\varepsilon-caprolactone)$ (PCL) (HA-PCL) scaffolds to improve the attachment, proliferation, and differentiation of human bone marrow stem cells (hBMSCs) for bone tissue engineering. The rhBMP-2 proteins were directly immobilized onto the HA-modified PCL scaffolds by the chemical grafting the amine groups of proteins to carboxylic acid groups of HA. The amount of covalently bounded rhBMP-2 was measured to 1.6 pg/mg (rhBMP/HA-PCL scaffold) by using a sandwich enzyme-linked immunosorbant assay. The rhBMP-2 immobilized HA-modified-PCL scaffold exhibited the good colonization, by the newly differentiated osteoblasts, with a statistically significant increase of the rhBMP-2 release and alkaline phosphatase activity as compared with the control groups both PCL and HA-PCL scaffolds. We also found enhanced mineralization and elevated osteocalcin detection for the rhBMP-2 immobilized HA-PCL scaffolds, in vitro.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.122.2-122.2
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• 2016

Surface topographical cues has been highlighted to control the fate of neural stem cells (NSCs). Herein we developed a hierarchically patterned substrate (HPS) platform for regulating NSC differentiation. The HPS induced cytoskeleton alignment and highly activated focal adhesion in hNSCs as indicated by enhanced expression of focal adhesion proteins such as focal adhesion kinase (FAK) and vinculin. hNSCs cultured on HPS exhibited enhanced neuronal differentiation compared to flat group. We also developed a graphene oxide (GO)-based hierarchically patterned substrates (GPS) that promote focal adhesion formation and neuronal differentiation of hNSCs. Enhanced focal adhesion and differentiation of hNSCs on the HPS was reversed by blocking the ${\beta}1$ integrin binding and mechanotransduction-associated signals including Rho-associated protein kinase (ROCK) and extracellular-regulated kinase (ERK) pathway, which may suggest a potential mechanism of beneficial effects of HPS. In addition, hNSCs on the HPS differentiated into functional neurons exhibiting sodium currents and action potentials as confirmed by whole cell patch-clamping analysis. The hierarchical topography can direct differentiation of NSCs towards functional neurons, and therefore would be an important element for the design of functional biomaterials for neural tissue regeneration applications.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제6권1호
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• pp.55-66
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• 2002

배아줄기세포(embryonic stem cell, ESC)는 미분화상태로 지속적인 계대가 가능하며, 정상 핵형과 전 분화능(pluripotency)을 가져 생체내-외에서 분화 유도시 삼배엽성의 모든 세포로 분화 가능하다. ESC를 feeder 세포 없이 부유배양하면 배아체(embryoid body, EB)를 형성하고, 초기 배아 발생과 유사한 분화 양상을 갖는다. ESC의 분화 유도가 초기배아 발생처럼 생식호르몬(GTH: FSH, LH; steroids)의 영향을 받는지는 불명하다. 본 연구는 ESC가 분화과정중 생식호르몬처리에 의해 그들 수용체가 발현되는가를 알아보고자 하였다. 순계혈통 생쥐인 C57BL/6J에서 과배란 유도후 포배를 수획하고, 유사분열적으로 불활성화된 feeder 세포와 공배양하여, 계대배양 하는 중 배아줄기세포주(JHYl)를 확립하였다. JHY1의 alkaline phosphatase 활성과 SSEA-1, 3, 4 발현을 통해 ESC임을 확인하였다. Feeder 세포 없이 ESC를 계대배양 후 호르몬처리(FSH LH E$_2$, P$_4$, T)하에서 5일 동안 부유배양하여 배아체를 형성시키고, 이후 7일 동안 부착배양하여 분화를 유도하였다. GTH와 스테로이드의 수용체 발현 실험에서 ESC에 E$_2$ 처리에 의한 LHR의 발현 증가를 제외한 나머지 호르몬 처리군에서 ESC보다 낮은 생식호르몬의 수용체 발현이 관찰되었다. 생식호르몬을 농도별 수용체 발현 정도는 증감되지 않았다. 미분화 ESC 표지유전자인 Oct-4는 호르몬 처리군에서도 발현되었다. 각 배엽의 표지유전자들(영양세포, handl; 외배엽성, keratin와fgf-5; 중배엽성, enolase와 $\alpha$ -globin; 내배엽성, gata-4와 $\alpha$ -fetoprotein) 등의 발현 양상을 조사한 결과 호르몬 처리후 내배엽성 표지유전자외에는 발현 증가가 관찰되지 않았다. 즉 생식호르몬에 의해 gata-4, $\alpha$-fetoprotein의 발현이 증가되는 것으로 보아 내배엽성 계열로의 분화 유도가 이루어진 것으로 사료된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권1호
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• pp.31-39
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• 2008

손상된 뇌신경조직내에서 신경줄기세포로부터 새로운 신경세포로의 분화가 상당히 제한되어 있어 이것이 손상된 뇌신경조직의 복구가 잘 이루어지지 않는 원인이라 여겨지고 있다. 본 연구에서는 세포배양을 통해 지방조직 중간엽 줄기세포를 도파민성 신경세포와 콜린성 신경세포로 분화를 유도하였다. 중간엽 줄기세포를 신경세포로 분화시키기 위해 N2배양액에 bFGF, EGF, dimethyl sulphoxide (DMSO)와 butylated hydroxyanisole (BHA)를 첨가하여 유도하였다. DMSO와 BHA에 처리된 중간엽 줄기세포가 빠르게 신경세포 모양으로 분화하는 것을 관찰하였으며, 이것은 면역조직학적 염색에서 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III, 별아교세포에 대한 특이 표지인 GFAP, 흰돌기아교세포에 대한 특이 표지인 Gal-C에 대해 양성반응을 나타내었다. RT-PCR 분석에서 배양 단계에 따라 신경세포에 특이적인 표지 인자인 neuro D1, $\beta$-tubulin III, GFAP, nestin 등의 발현을 통해, 중간엽 줄기세포가 신경세포로 분화됨을 확인하였다. 그러나 중간엽줄기세포가 신경세포로 분화된 이후에는 줄기세포 표지인 SCF, C-kit와 stat-3 등은 발현되지 않았다. 또한, 중간엽줄기세포에 bFGF, SHH와 FGF8 등을 처리하면 도파민 신경세포로 분화하였다. 중간엽 줄기세포에 bFGF, RA, Shh를 처리하여 콜린성 신경세포로 분화시켰을 때, 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III와 콜린성 신경 특이 표지인 ChAT에 양성반응를 보였다. 결론적으로 사람 지방조직의 중간엽 줄기세포가 도파민성과 콜린성 신경세포로 분화가 가능하고 이러한 잠재성을 가진 지방 유래 중간엽 줄기세포는 퇴행성 신경질환에 대한 세포 치료제로서 가능성을 제시한다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제16권6호
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• pp.405-411
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• 2012

The spontaneous axon regeneration of damaged neurons is limited after spinal cord injury (SCI). Recently, mesenchymal stem cell (MSC) transplantation was proposed as a potential approach for enhancing nerve regeneration that avoids the ethical issues associated with embryonic stem cell transplantation. As SCI is a complex pathological entity, the treatment of SCI requires a multipronged approach. The purpose of the present study was to investigate the functional recovery and therapeutic potential of human MSCs (hMSCs) and polymer in a spinal cord hemisection injury model. Rats were subjected to hemisection injuries and then divided into three groups. Two groups of rats underwent partial thoracic hemisection injury followed by implantation of either polymer only or polymer with hMSCs. Another hemisection-only group was used as a control. Behavioral, electrophysiological and immunohistochemical studies were performed on all rats. The functional recovery was significantly improved in the polymer with hMSC-transplanted group as compared with control at five weeks after transplantation. The results of electrophysiologic study demonstrated that the latency of somatosensory-evoked potentials (SSEPs) in the polymer with hMSC-transplanted group was significantly shorter than in the hemisection-only control group. In the results of immunohistochemical study, ${\beta}$-gal-positive cells were observed in the injured and adjacent sites after hMSC transplantation. Surviving hMSCs differentiated into various cell types such as neurons, astrocytes and oligodendrocytes. These data suggest that hMSC transplantation with polymer may play an important role in functional recovery and axonal regeneration after SCI, and may be a potential therapeutic strategy for SCI.

• 생약학회지
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• 제27권3호
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• pp.231-237
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• 1996

The antitumor components of the protoplast fusants of Lentinula edodes and Ganoderma lucidum were examined for immunological activity to elucidate the mechanism of their antitumor activity. They did not show any direct cytotoxicity against tumor cells. But being examined for immunopotentiation activity, they increased the number of colonies in the bone marrow stem cells to 3.0 times. They also increased the activities of the acid phosphatase in activated macrophages to 2.1 times and the secretion of nitric oxide in RAW 264.7 to 2.2 times, respectively. They activated the components of the alternative complement pathway. In humoral immunity. they increased the activities of the alkaline phosphatase in differentiated B cells to 1.6 times and the number of plaque forming cells to 1.8 times, respectively. In cellular immunity, they restored the depressed response of delayed type hypersensitivity in tumor bearing mice to normal level.

• 폴리머
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• 제30권1호
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• pp.14-21
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• 2006

조직공학 기술은 in vitro와 in vivo에서 초기 세포 부착과 차후의 조직형성을 위해 3차원적인 지지체로서 다공성의 생분해성 담체의 사용이 필수적이다. 소장점막하조직(small intestinal submucosa, SIS)은 고유의 인장력과 생체적합성 때문에 생체물질로서 사용될 잠재력을 가지고 있는 콜라겐 조직이다. 근육유래 줄기세포는 배양조건에 따라 골세포, 연골세포, 및 근육세포 등으로 분화가 가능하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 SIS를 함유한 락타이드-글리콜라이드 공중합체(PLGA) 다공성 지지체를 용매캐스팅/염추출법으로 제조하였고, 전자주사현미경 및 수은다공측정계를 이용하여 특성을 결정하였다 세포의 생존율과 성장률은 MTT(3-(4,5-dimethylthiazole-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium-bromide) 분석 방법을 이용하였고 골로 분화된 세포를 알칼라인 포스파테이즈(ALP) 활성을 측정하여 확인하였다. SIS가 함유된 지지체와 SIS가 함유되지 않은 지지체를 면역결핍 쥐의 피하에 삽입하여 이들의 골형성 정도를 비교하여 보았다. 조직을 파라핀으로 고정시켜 슬라이드를 제조한 후 hematoxylin과 eosin, 트라이크롬 및 본쿠사 염색을 실시하였다. 천연/합성 하이브리드 담체로서의 SIS/PLGA 담체가 PLGA 단독으로 사용하였을 때와 비교하여 볼 때 골형성이 우수하였는데 이는 SIS 내에 함유하고 있는 여러 생체활성분자에 기인한 것으로 추측되었다.

• 생명과학회지
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• 제33권6호
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• pp.512-522
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• 2023

전세계적으로 인류를 위협하는 가장 큰 질병은 악성종양 혹은 암이다. 이에 따라, 수술적 요법, 항암제를 사용한 항암 요법, 방사선 요법, 면역 요법을 포함한 여러 다양한 방법이 다양한 암의 진단과 치료를 위해 단독 혹은 혼용하여 현재까지 적용되고 있으나, 지금까지 가장 흔히 적용되는 항암 요법은 심각한 부작용이나 특정한 암에 제한적으로 적용되기도 하는 문제점을 가지고 있어, 좀 더 부작용이 낮은 새로운 치료 방법이 절실한 실정이다. 일반적으로 무한 증식을 하는 줄기세포는 세포 분화 후 세포의 성장이 정지되는 것으로 알려져 있다. 이에 이 총설에서는 거의 모든 암세포에서 공통적으로 나타나는 높은 포도당 대사 과정을 가진 암세포에 지방세포로의 분화를 유도하여, 분화된 암세포가 성장 억제 효과가 일어날 수 있는지 조사하였다. 여러 선행 연구에서, 당뇨병의 치료제로 사용되는 TDZs 계열의 약물을 여러 조직 기원의 암세포에 체외 투여하였을 때, 많은 조직 기원의 암세포주는 지방세포로 분화가 되는 것으로 알려줬으며, 분화된 암세포주는 세포의 성장이 점점 억제되는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 거의 모든 암세포에서 공통적으로 나타내는 높은 포도당 대사를 이용하여, 암세포를 지방세포로 분화를 유도하는 방법으로 암의 치료를 위한 한 요법 혹은 보조 요법으로 적용이 가능할 것으로 생각된다. 그러나, 체내에서 임상적으로 적용을 위해서는 지방세포 분화를 위한 약물이 성상 체세포 및 우리 몸의 재생을 위해 존재하는 줄기세포에 미치는 영향과 여러 체내 부작용을 면밀하게 조사하는 것이 필요할 것으로 생각된다.

• 한국수정란이식학회지
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• 제28권3호
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• pp.281-287
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• 2013

A major barrier to progress in pig to primate organ transplantation or cell therapy is the presence of terminal ${\alpha}$-1,3-galactosyl epitopes on the surface of pig cells. Therefore, the purpose of this experiment was to establish and cha- racterize mesenchymal stromal/stem cells (MSCs) derived from ${\alpha}$-1,3-galactosyltransferase (GalT) knock out (GalT KO) pig to confirm their potential for cell therapy. Bone marrow (BM)-MSCs from GalT KO pig of 1 month old were isolated by Ficoll-Paque PLUS gradient and cultured with A-DMEM + 10% FBS on plastic dishes in 5% $CO_2$ incubator at 38.5. GalT KO BM-MSCs were analyzed for the expression of CD markers ($CD45^-$, $29^+$, $90^+$ and $105^+$) and in vitro differentiation ability (adiopogenesis and osteogenesis). Further, cell proliferation capacity and cell aging of GalT KO BM-MSCs were compared to Wild BM-MSCs by BrdU incorporation assay (Roche, Germany) using ELISA at intervals of two days for 7 days. Finally, the cell size was also evaluated in GalT KO and Wild BM-MSCs. Statistical analysis was performed by T-test (P<0.05). GalT KO BM-MSCs showed fibroblast-like cell morphology on plastic culture dish at passage 1 and exhibited $CD45^-$, $29^+$, $90^+$ and $105^+$ expression profile. Follow in ginduction in StemPro adipogenesis and osteogenesis media for 3 weeks, GalT KO BM-MSCs were differentiated into adipocytes, as demonstrated by Oilred Ostaining of lipid vacuoles and osteocytes, as confirmed by Alizarinred Sstaining of mineral dispositions, respectively. BrdU incorporation assay showed a significant decrease in cell proliferation capacity of GalT KO BM-MSCs compared to Wild BM-MSCs from 3 day, when they were seeded at $1{\times}10^3$ cells/well in 96-well plate. Passage 3 GalT KO and Wild BM-MSCs at 80% confluence in culture dish were allowed to form single cells to calculate cell size. The results showed that GalT KO BM-MSCs($15.0{\pm}0.4{\mu}m$) had a little larger cell size than Wild BM-MSCs ($13.5{\pm}0.3{\mu}m$). From the above findings, it is summarized that GalT KO BM-MSCs possessed similar biological properties with Wild BM-MSCs, but exhibited a weak cell proliferation ability and resistance to cell aging. Therefore, GalT KO BM-MSCs might form a good source for cell therapy after due consideration to low proliferation potency in vitro.