• 대한의생명과학회지
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• 제19권1호
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• pp.32-40
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• 2013

Pluripotent stem cells (PSCs) have enormous potential in the biomedical sciences because they can grow continuously and differentiate into any kind of cell in the body. However, for future application in regenerative medicine, it is still a challenge to control the differentiation of PSCs without using genetic materials. To control the differentiation of PSCs, small molecules might be the best substitute for genetic materials considering the following advantages: small size, which enables penetration of plasma membrane; easy-to-modify structure; and low chance of genetic recombination in treated cells. Herein, we introduce small molecules that induce the neuroectodermal differentiation of mouse embryonic stem cells (ESCs). The small molecules were identified via ESC-based consecutive screenings of small-molecule libraries composed of 324 natural compounds or 93 selected drugs. The natural compounds discovered in the first screening were used to select 93 structurally similar drugs out of 1,200 approved drugs. In the second screening, among the 93 compounds, we found 4 drugs that induced the neuroectodermal differentiation of ESCs. These drugs were progesteroneor corticoid-derivatives. Our results suggest that small molecules targeting the progesterone receptor or glucocorticoid receptor could be used as chemical tools to induce the differentiation of PSCs into a specific germ lineage.

• Molecules and Cells
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• 제39권4호
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• pp.352-357
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• 2016

Vertebrate neurogenesis requires inhibition of endogenous bone morphogenetic protein (BMP) signals in the ectoderm. Blocking of BMPs in animal cap explants causes the formation of anterior neural tissues as a default fate. To identify genes involved in the anterior neural specification, we analyzed gene expression profiles using a Xenopus Affymetrix Gene Chip after BMP-4 inhibition in animal cap explants. We found that the xCyp26c gene, encoding a retinoic acid (RA) degradation enzyme, was upregulated following inhibition of BMP signaling in early neuroectodermal cells. Whole-mount in situ hybridization analysis showed that xCyp26c expression started in the anterior region during the early neurula stage. Overexpression of xCyp26c weakly induced neural genes in animal cap explants. xCyp26c abolished the expression of all trans-/cis-RA-induced posterior genes, but not basic FGF-induced posterior genes. Depletion of xCyp26c by morpholino-oligonucleotides suppressed the normal formation of the axis and head, indicating that xCyp26c plays a critical role in the specification of anterior neural tissue in whole embryos. In animal cap explants, however, xCyp26c morpholinos did not alter anterior-to-posterior neural tissue formation. Together, these results suggest that xCyp26c plays a specific role in anterior-posterior (A-P) neural patterning of Xenopus embryos.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권1호
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• pp.87-95
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• 2008

만능성 인간 배아줄기세포로부터 확립된 신경줄기세포 또는 신경전구세포는 퇴행성 신경질환 세포치료제로 이용될 수 있는 다양한 종류의 신경세포로 분화 유도될 수 있다. 하지만, 인간 배아줄기세포로부터 신경세포를 생산하기 위한 기술은 아직 많은 장애를 가지고 있다. 인간 배아줄기세포 유래 신경전구세포에서 특징적으로 나타나는 신경관 유사로제트에 대한 이해는 인간 배아줄기세포 신경 분화의 효율을 높이는데 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다. 일반적으로 신경로제트(neural rosette)는 분화 중인 배아체를 부착 배양함으로써 유도하지만, 이 방법은 시간이 걸리고 복잡하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 신경로제트가 부착배양을 하지 않고 부유배양으로 형성될 수 있는지 조사하였다. 우선적으로, 배아체 형성 및 신경분화에 인간 배아줄기세포 클럼프(clump) 크기가 영향을 주는지를 조사하였고, 사방 $500\;{\mu}m$ 크기의 인간 배아줄기세포 클럼프가 신경 분화 유도에 가장 효과적임을 확인하였다. 로제트 형성을 유도하기 위해, 사방 $500\;{\mu}m$ 크기의 인간 배아줄기세포 클럼프를 1주일 동안 EB 배양배지에 부유 배양함으로써 균일한 크기의 배아체를 얻은 후, NES 배양 배지에서 부가적으로 $1{\sim}2$주 동안 계속 부유 배양한 결과, $7{\sim}10$일 사이에 신경관 유사 로제트가 형성됨을 확인하였다. 로제트 형성 세포의 신경전구세포로서 특성은 RT-PCR과 면역형광염색법을 이용한 신경전구세포 특이적 마커(vimentivi, nestin, MSI1, MSI2, Sox1, Tuj1) 발현을 통해 확인하였다. 또한, 성장인자를 제외한 NES 배양 배지에서 신경로제트를 $2{\sim}6$주 동안 지속적으로 배양하면 성숙 신경세포로의 말단 분화가 유도됨을 확인하였다. 신경세포 특이적 마커(Tuj1, MAP2, GABA)와 신경아교 특이적 마커($S100{\beta}$, GFAP)는 $2{\sim}3$주 또는 4주 후에 각각 발현이 유도됨을 확인하였고, 희소 돌기아교 특이적 마커(O1과 CNPase)는 $5{\sim}6$주 후에 발현이 증가함을 확인하였다. 본 연구결과는 신경로제트가 부유 배양시스템에서 성공적으로 형성됨을 보여주고 있으며, 이는 인간 배아줄기세포의 신경 분화를 이해하고, 신경전구세포 유도 과정을 단순화하는데 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.