• International Journal of Stem Cells
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• 제16권1호
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• pp.44-51
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• 2023

Background and Objectives: DNA methyltransferases (Dnmts) play an important role in regulating DNA methylation during early developmental processes and cellular differentiation. In this study, we aimed to investigate the role of Dnmts in neural differentiation of embryonic stem cells (ESCs) and in maintenance of the resulting neural stem cells (NSCs). Methods and Results: We used three types of Dnmt knockout (KO) ESCs, including Dnmt1 KO, Dnmt3a/3b double KO (Dnmt3 DKO), and Dnmt1/3a/3b triple KO (Dnmt TKO), to investigate the role of Dnmts in neural differentiation of ESCs. All three types of Dnmt KO ESCs could form neural rosette and differentiate into NSCs in vitro. Interestingly, however, after passage three, Dnmt KO ESC-derived NSCs could not maintain their self-renewal and differentiated into neurons and glial cells. Conclusions: Taken together, the data suggested that, although deficiency of Dnmts had no effect on the differentiation of ESCs into NSCs, the latter had defective maintenance, thereby indicating that Dnmts are crucial for self-renewal of NSCs.

• 한국안광학회지
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• 제18권4호
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• pp.541-548
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• 2013

목적: 골수기질세포는 생체 내 외에서 신경세포와 신경교세포로 교차분화 할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 밝혀져 있다. 발생 중인 숙주 환경에 따라 이식된 골수기질세포의 생존여부, 형태학적 그리고 분자적 분화영향을 조사하기 위해 브라질산 주머니쥐 안구에 마우스 골수기질세포를 이식하였다. 방법: GFP를 발현하는 골수기질세포를 발생 중인 브라질산 주머니쥐의 각 시기별로 이식하여, 이식 후 최대 4주까지 생존시킨 후 각 시기별로 면역조직화학법을 시행하였다. 결과: 이식한 골수기질세포의 일부는 숙주동물의 유리체 내에서 생존하며 일부 돌기를 내는 신경세포로 형태학적 분화가 됨을 관찰할 수 있었다. 또한 유리체에 존재하는 일부 세포는 신경세포 표지인자인 TuJ1(class III ${\beta}$-tubulin), 신경교세포 표지인자인 GFAP(glial fibrillary acidic protein), 또는 신경줄기세포 표지인자인 Nestin 단백질을 발현하였다. 게다가, 일부 골수기질세포는 신경절세포층으로 이동함을 관찰했으나, 이동한 세포들은 형태학적 또는 분자적 분화를 나타내지는 않았다. 결론: 이번 연구에서 가장 효율적인 이식시기는 생후 16일째의 포유류 망막으로, 이는 망막세포의 분화양상과 층분화 패턴으로 미뤄볼 때 생후 4~5일 정도의 마우스 망막과 발생학적으로 상동함을 알 수 있었다. 또한 이식 받은 숙주 망막의 미세환경이 이식된 세포운명에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제29권12호
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• pp.1329-1336
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• 2019

뇌에서 뇌실하 영역은 자가 복제 및 신경세포와 교세포로 분화하는 신경줄기세포가 위치한 곳이다. 이러한 신경줄기세포는 태어난 직후 뿐만 아니라, 성인기까지 존재한다. 세포 증식과 분화에 대한 결정은 세포 안과 밖의 상황에 따라 조절될 필요가 있기에, 많은 세포 내부 또는 세포 외부의 인자들이 이러한 결정에 관여한다. 이러한 인자들 중에서 미토콘드리아는 신경줄기세포의 운명 결정에 관여함이 보고된 바 있다. 본 저자들의 이전 논문에서, 미토콘드리아 저해제인 rotenone을 장시간 처리했을 때, 신경세포로의 분화가 거의 일어나지 않았음을 보여주었다. 이번 연구에서, rotenone을 뇌실하 영역 신경줄기세포에 단기간 처리했을 때의 영향에 대해 조사하였다. 이를 통해 다음과 같은 결과를 관찰하였다. (1) 하루 동안 rotenone을 처리하자 신경세포로의 분화가 크게 감소하였고, 특히 분화 초기 단계가 더 민감하게 억제되었다. (2) 일시적 증식세포인 Mash1+ 세포의 수가 rotenone을 하루 처리한 후 감소하였다. (3) 분화가 된 Tuj1+ 신경세포와 Olig2+ 희소 돌기 아교 세포 (oligodendrocytes) 모두 rotenone을 단기간 처리하자 감소하였다. 반면, glial fibrillary acidic protein (GFAP)+성상 세포 (astrocytes)의 수는 변화하지 않았다. (4) sulfiredoxin 1 (Srxn1) 유전자 발현이 rotenone을 하루 처리한 후 증가하였는데, 이는 nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2) 신호전달 경로가 활성화 되었음을 말해준다. 이러한 실험 결과는 기능을 갖춘 미토콘드리아가 신경세포 또는 희소 돌기 아교 세포로의 분화 뿐 아니라, 이미 분화가 끝난 신경세포의 유지에도 필요함을 확인해 주었다. 또한, 이러한 결과는 rotenone과 같은 미토콘드리아의 저해제에 짧은 시간 노출 되더라도 신경줄기세포의 신경세포로의 분화 가능성에 장기적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제40권4호
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• pp.173-180
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• 2014

Objectives: The purpose of this study was to investigate the neurogenic differentiation of human dental pulp stem cells (DPSCs), periodontal ligament stem cells (PDLSCs), and stem cells from apical papilla (SCAP). Materials and Methods: After induction of neurogenic differentiation using commercial differentiation medium, expression levels of neural markers, microtubule-associated protein 2 (MAP2), class III ${\beta}$-tubulin, and glial fibrillary acidic protein (GFAP) were identified using reverse transcriptase polymerase chain reaction (PCR), real-time PCR, and immunocytochemistry. Results: The induced cells showed neuron-like morphologies, similar to axons, dendrites, and perikaryons, which are composed of neurons in DPSCs, PDLSCs, and SCAP. The mRNA levels of neuronal markers tended to increase in differentiated cells. The expression of MAP2 and ${\beta}$-tubulin III also increased at the protein level in differentiation groups, even though GFAP was not detected via immunocytochemistry. Conclusion: Human dental stem cells including DPSCs, PDLSCs, and SCAP may have neurogenic differentiation capability in vitro. The presented data support the use of human dental stem cells as a possible alternative source of stem cells for therapeutic utility in the treatment of neurological diseases.

• 생명과학회지
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• 제27권6호
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• pp.623-631
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• 2017

뇌실하 영역과 subgranular zone은 뇌에서 평생 새로운 신경 세포를 만들어 내는 곳이다. 이 부위에 있는 신경줄기세포는 세포 분열을 통해서 줄기 세포군을 계속 유지할 뿐만 아니라, 신경 세포와 신경 교세포로 분화한다. 세포 분열을 측정하기 위해 thymidine 유사체인 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU)가 사용되어 왔다. 몇몇의 경우에서는 새롭게 만들어지는 신경 세포를 표지하려는 목적으로 사용되었다. 이번 연구에서는, EdU가 쥐의 뇌실 하영역에서 분리해낸 신경줄기세포의 분열과 분화에 어떠한 영향을 미치는 지를 보여주었다. 첫째, 신경줄기세포가 EdU를 포함하는 세포 증식 배양액에서 24시간 동안 배양되었을 때, 추후에 분화를 유도하여도 신경세포로 분화가 전혀 일어나지 않았다. EdU를 1시간 동안 처리했을 때도 신경세포로의 분화가 상당부분 저해되었다. 둘째, EdU는 농도가 높을수록, 처리시간이 많을수록 신경줄기세포의 증식을 더욱 많이 저해하였다. 끝으로, EdU는 신경 교세포 중에서 oligodendrocyte으로의 분화는 억제하였지만, astrocyte로의 분화는 오히려 증가시켰다. 본 연구결과는 뇌실하 영역 신경줄기세포의 분화에 EdU가 어떠한 영향을 미치는 지를 처음으로 보여주었고, 이러한 결과들은 신경 세포와 oligodendrocyte로의 분화에 세포 분열이 반드시 필요하다는 것을 제안하고 있다.

• Molecules and Cells
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• 제39권8호
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• pp.619-624
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• 2016

Glioblastoma stem cells (GBM-SCs) are believed to be a subpopulation within all glioblastoma (GBM) cells that are in large part responsible for tumor growth and the high grade of therapeutic resistance that is so characteristic of GBM. MicroRNAs (miR) have been implicated in regulating the expression of oncogenes and tumor suppressor genes in cancer stem cells, including GBM-SCs, and they are a potential target for cancer therapy. In the current study, miR-203 expression was reduced in $CD133^+$ GBM-SCs derived from six human GBM biopsies. MicroRNA-203 transfected GBM-SCs had reduced capacity for self-renewal in the cell sphere assay and increased expression of glial and neuronal differentiation markers. In addition, a reduced proliferation rate and an increased rate of apoptosis were observed. Therefore, miR-203 has the potential to reduce features of stemness, specifically in GBM-SCs, and is a logical target for GBM gene therapy.

• 생명과학회지
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• 제28권12호
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• pp.1397-1405
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• 2018

미토콘드리아는 세포안에서 에너지 공급, 칼슘 이온 저장, 활성산소 생성, 세포 자살과 같은 다양한 기능을 수행한다. 이러한 기능을 통해, 미토콘드리아는 줄기세포의 유지, 증식, 그리고 분화에 관여한다. 뇌에서 뇌실 하 영역(subventricular zone, SVZ)에는 일평생 새로운 신경세포를 생성하는 신경줄기세포(neural stem cell, NSC)가 존재한다. 하지만, SVZ NSCs에서 미토콘드리아의 역할에 대한 연구는 많이 알려져 있지 않다. 이번 연구에서 우리는 미토콘드리아의 complex I 저해제인 rotenone이 SVZ NSCs의 증식과 분화를 다른 방식으로 방해한다는 것을 보여주었다. 증식 중인 신경줄기세포에서, rotenone은 세포분열을 감소시켰는데, 이때 세포분열은 히스톤 H3에 인산기가 붙어있는 지를 측정하여 확인하였다. Rotenone을 50 nM 농도로 증식 중인 신경줄기세포에 처리했을 때, 세포사멸은 발생하지 않았다. 한편, 분화 중인 신경줄기세포에 rotenone을 처리한 경우, 신경세포와 희소 돌기아교 세포(oligodendrocyte)으로의 분화가 억제되었고, glial fibrillary acidic protein (GFAP)를 발현하는 성상세포(astrocyte)에는 영향이 없었다. 흥미롭게도, 4-6일 동안의 분화 과정 동안 rotenone이 처리된 신경줄기세포에서 대조군 보다 더 많은 세포 수가 관찰 되었는데, 이는 증식 과정 중의 rotenone의 효과와 다른 것이다. 이에, 우리는 rotenone이 세포 자살은 감소시켰으나, 세포 분열에는 영향을 끼치지 않았음을 관찰하였다. 세포 자살의 경우는 cleaved caspase-3를 측정함으로써 확인하였다. 이러한 결과들은 SVZ 신경줄기세포의 증식과 분화 모두에 제대로 작동하는 미토콘드리아가 있어야 함을 제안하고 있다. 게다가, 이러한 과정에서 미토콘드리아는 세포 분열과 세포자살에 관여할 수도 있을 것이다.

• BMB Reports
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• 제57권4호
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• pp.167-175
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• 2024

Cancer progression is driven by genetic mutations, environmental factors, and intricate interactions within the tumor microenvironment (TME). The TME comprises of diverse cell types, such as cancer cells, immune cells, stromal cells, and neuronal cells. These cells mutually influence each other through various factors, including cytokines, vascular perfusion, and matrix stiffness. In the initial or developmental stage of cancer, neurotrophic factors such as nerve growth factor, brain-derived neurotrophic factor, and glial cell line-derived neurotrophic factor are associated with poor prognosis of various cancers by communicating with cancer cells, immune cells, and peripheral nerves within the TME. Over the past decade, research has been conducted to prevent cancer growth by controlling the activation of neurotrophic factors within tumors, exhibiting a novel attemt in cancer treatment with promising results. More recently, research focusing on controlling cancer growth through regulation of the autonomic nervous system, including the sympathetic and parasympathetic nervous systems, has gained significant attention. Sympathetic signaling predominantly promotes tumor progression, while the role of parasympathetic signaling varies among different cancer types. Neurotransmitters released from these signalings can directly or indirectly affect tumor cells or immune cells within the TME. Additionally, sensory nerve significantly promotes cancer progression. In the advanced stage of cancer, cancer-associated cachexia occurs, characterized by tissue wasting and reduced quality of life. This process involves the pathways via brainstem growth and differentiation factor 15-glial cell line-derived neurotrophic factor receptor alpha-like signaling and hypothalamic proopiomelanocortin neurons. Our review highlights the critical role of neurotrophic factors as well as central nervous system on the progression of cancer, offering promising avenues for targeted therapeutic strategies.

• Toxicological Research
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• 제17권
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• pp.71-77
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• 2001

The brain of the aged dog possesses senile plaques and amyloid angiopathy, which characterize Alzheimer's disease brains. We have defined the dementia condition of aged dogs and examined which mechanism(s) is responsible for the condition. A series of studies revealed that the dementia condition in aged dogs is significantly related to the number of apoptotic brain cells including both neurons and glial cells, but not to the number of senile plaques. On the other hand, 5-azacytidine (5AzC) is a cytidine analogue, and is thought to induce kinds of cell differentiation possibly through hypomethylation of genomic DNA. We have revealed neuronal apoptosis induced in 5AzC-treated fetal mice and PC12 cells. The ribosomal protein L4 (rpL4) gene is expressed prior to the apoptosis in the PC12 cell system. Therefore, the involvement of the rpL4 gene expression in age-related brain cell apoptosis in dogs may contribute to the investigation of Alzheimer's dementia.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제29권1호
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• pp.83-89
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• 2021

Multiple system atrophy (MSA) is a neurodegenerative disease characterized by presence of α-synuclein-positive inclusions in the cytoplasm of oligodendrocytes. These glial cytoplasmic inclusions (GCIs) are considered an integral part of the pathogenesis of MSA, leading to demyelination and neuronal demise. What is most puzzling in the research fields of GCIs is the origin of α-synuclein aggregates in GCIs, since adult oligodendrocytes do not express high levels of α-synuclein. The most recent leading hypothesis is that GCIs form via transfer and accumulation of α-synuclein from neurons to oligodendrocytes. However, studies regarding this subject are limited due to the absence of proper human cell models, to demonstrate the entry and accumulation of neuronal α-synuclein in human oligodendrocytes. Here, we generated mature human oligodendrocytes that can take up neuronderived α-synuclein and form GCI-like inclusions. Mature human oligodendrocytes are derived from neural stem cells via "oligosphere" formation and then into oligodendrocytes, treating the cells with the proper differentiation factors at each step. In the final cell preparations, oligodendrocytes consist of the majority population, while some astrocytes and unidentified stem cell-like cells were present as well. When these cells were exposed to α-synuclein proteins secreted from neuron-like human neuroblastoma cells, oligodendrocytes developed perinuclear inclusion bodies with α-synuclein immunoreactivity, resembling GCIs, while the stem cell-like cells showed α-synuclein-positive, scattered puncta in the cytoplasm. In conclusion, we have established a human oligodendrocyte model for the study of GCI formation, and the characterization and use of this model might pave the way for understanding the pathogenesis of MSA.