The clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) system, a rapidly advancing genome editing technology, allows DNA alterations into the genome of organisms. Gene editing using the CRISPR system enables more precise and diverse editing, such as single nucleotide conversion, precise knock-in of target sequences or genes, chromosomal rearrangement, or gene disruption by simple cutting. Moreover, CRISPR systems comprising transcriptional activators/repressors can be used for epigenetic regulation without DNA damage. Stem cell DNA engineering based on gene editing tools has enormous potential to provide clues regarding the pathogenesis of diseases and to study the mechanisms and treatments of incurable diseases. Here, we review the latest trends in stem cell research using various CRISPR/Cas technologies and discuss their future prospects in treating various diseases.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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v.32
no.6
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pp.524-529
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2006
For the repairing of bone defect, autogenous or allogenic bone grafting remains the standard. However, these methods have numerous disadvantages including limited amount, donor site morbidity and spread of diseases. Tissue engineering technique by culturing stem cells may allow for a smart solution for this problem. Adipose tissue contains mesenchymal stem cells that can be differentiate into bone, cartilage, fat or muscle by exposing them to specific growth conditions. In this study, the authors procured the stem cell from buccal fat pad and differentiate them into osteoblast and are to examine the bone induction capacity. Buccal fat-derived cells (BFDC) were obtained from human buccal fat pad and cultured. BFDC were analyzed for presence of stem cell by immunofluorescent staining against CD-34, CD-105 and STRO-1. After BFDC were differentiated in osteogenic medium for three passages, their ability to differentiate into osteogenic pathway were checked by alkaline phosphatase (ALP) staining, Alizarin red staining and RT-PCR for osteocalcin (OC) gene expression. Immunofluorescent and biochemical assays demonstrated that BFDC might be a distinguished stem cells and mineralization was accompanied by increased activity or expression of ALP and OC. And calcium phosphate deposition was also detected in their extracelluar matrix. The current study supports the presence of stem cells within the buccal fat pad and the potential implications for human bone tissue engineering for maxillofacial reconstruction.
Seung Hwan Ko;Jin Sun Kang;Sang-Mi Kim;Eun-Hye Lee;Chang-Hwan Park
International Journal of Stem Cells
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v.16
no.1
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pp.117-122
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2023
Background and Objectives: mRNA-based protein expression technology has been used to express functional proteins. We have previously generated dopamine neurons from rat-embryo derived neural precursor cells (NPCs) through repeated transfection of synthetic transcription factor mRNA encoding dopamine-inducible genes. However, NPCs began to die approximately 10 d post-transfection. In this study, we examined a long-term transfection protocol that did not affect cell viability. Methods and Results: Experiments were performed in eight groups sorted according to the start date of mRNA transfection. mRNA was transfected into NPCs daily for 21 d and live cell images of each group were recorded. NPCs which were differentiated for more than five days showed sustained gene expression and appreciable viability despite daily mRNA transfection for 21 d. Conclusions: Repeated mRNA transfection requires cells with a sufficient differentiation period.
These experiments were carried out to optimize the parameters of electrical activation, methods of parthenogenetic activation and embryo culture in vitro and meanwhile to isolate embryonic stem cells-like (ESCs) derived from porcine parthenogenetic blastocysts (pPBs). These results showed that, as the electric field strength increased from 1.0 to 2.7 kV/cm, the cleavage rate of parthenogenetic embryos increased gradually but the rate of oocyte lysis was significantly increased when using 2.7 kV/cm field strength. The rate of cleavage in 2.2 and 2.7 kV/cm groups was significantly increased in comparison with that of the 1.0 kV/cm group. A voltage field strength of 2.2 kV/cm DC was used to investigate blastocyst development following activation with a single pulse of 30 or $60-{\mu}sec$ pulse duration. The optimum pulse duration was 30-${\mu}sec$, with a blastocyst rate of 20.7%. Multiple pulses were inferior to a single pulse for blastocyst yield (8.0% vs. 29.9) (p<0.05). For porcine oocyte parthenogenetic activation methods, the rates of cleavage (79.0% vs. 59.8%) and blastocysts (19.4% vs. 3.4%) were significantly increased in electrical activation in contrast to chemical activation with ionomycin/6-DMAP (p<0.05). Rates of cleavage and blastocyst formation in NCSU-23 and PZM-3 embryo media were higher than those of G1.3/G2.3 serial culture media, but there was no significant difference among the three groups. The total cell number of blastocysts in PZM-3 embryo culture media containing $5{\mu}g/ml$ insulin was significantly higher than that of the control (no insulin) ($44.3{\pm}9.1$ vs. $33.9{\pm}11.7$). For isolation of PESCs-like, the rates of porcine blastocysts attached to feeder layers and ICM colony formation in Method B (nude embryo culture) were better than those in Method A (intact embryo culture).
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.7
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pp.809-815
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2016
In this paper, the electrical values of resistance, current, and voltage condition of reactivity is analyzed by applying the direct current (DC) voltage in medium for stem cell regeneration treatment. The voltage response by medium is related to electrical stimulation in the process of induction of differentiation for stem cell and the differentiation condition can be checked depending on the response of voltage condition. If the voltage level is lower in reacting response of a medium, the stem cell stimulation condition is stable, and if the voltage changing level is higher, the stem cell stimulation condition is unstable and a considerable loss will be resulted in the differentiation process. In this research, the optimization of electrical stimulation condition is expected for possible stem cell regeneration treatment.
Lee, Yunjong;Kang, Ho Chul;Lee, Byoung Dae;Lee, Yun-Il;Kim, Young Pil;Shin, Joo-Ho
BMB Reports
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v.47
no.8
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pp.424-432
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2014
The defining feature of Parkinson's disease is a progressive and selective demise of dopaminergic neurons. A recent report on Parkinson's disease animal model demonstrates that poly (ADP-ribose) (PAR) dependent cell death, also named parthanatos, is accountable for selective dopaminergic neuronal loss. Parthanatos is a programmed necrotic cell death, characterized by PARP1 activation, apoptosis inducing factor (AIF) nuclear translocation, and large scale DNA fragmentation. Besides cell death regulation via interaction with AIF, PAR molecule mediates diverse cellular processes including genomic stability, cell division, transcription, epigenetic regulation, and stress granule formation. In this review, we will discuss the roles of PARP1 activation and PAR molecules in the pathological processes of Parkinson's disease. Potential interaction between PAR molecule and Parkinson's disease protein interactome are briefly introduced. Finally, we suggest promising points of therapeutic intervention in the pathological PAR signaling cascade to halt progression in Parkinson's disease.
Journal of The Korean Society of Integrative Medicine
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v.8
no.3
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pp.53-62
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2020
Purpose :Periodontal ligament stem cells maintain tissue homeostasis in periodontal ligament. The purpose of this study was to determine the characteristics of periodontal ligament stem cells isolated from premolar teeth and observe protective effects against oxidative damage caused by Triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) following treatment with N-acetylsysteine amide (NACA) drug known as enzymatic antioxidants. Methods : Primary periodontal ligament stem cell (PDSC) culture was performed from simply extracted human premolar of orthodontic patients. The characteristics of the primary cultured PDSCs was analyzed using the FACS system. PDSCs was incubated with TEGDMA and NACA. The cell proliferation and survival was determined using WST-1 assay. Collected data were analyzed using SPSS Window 20. Results : Primary cultured PDSCs grow on the floor and develop rapidly in a cluster form from up to 14 days. The morphology of PDSCs showed the spindle-shaped cells and grew directionally. FACS analysis, In addition, positive expression of visible cells were observed in mesenchymal stem cell biomarkers. PDLSCs cell viability was significantly decreased at high concentration in both 3 and 6 hours after TEGDMA treatment. We observed a decrease in the number of cells as well as a morphological change of PDLSCs. Antioxidative effect was notable since the death of PDLSC death was significantly inhibited compared to the control group at 24 and 48 hours after NACA treatment. Conclusion : Therefore, based on the results of this study, further research should be encouraged considering the development of clinical treatment methods using various antioxidants as well as regenerative engineering techniques utilizing periodontal ligament stem cells.
Stem cells have self-renewal capacity, long-term viability, and multiline age potential. Adult bone marrow contains mesenchymal stem cells. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) are progenitors of skeletal tissue components and can differentiate into adipocytes, chondrocytes, osteoblasts, and myoblasts in vitro and undergo differentiation in vivo. However, the clinical use of BMSCs has presented problems, including pain, morbidity, and low cell number upon harvest. Recent studies have identified a putative stem cell population within the adipose tissue. Human adipose tissue contains pluripotent stem cells simillar to bone marrow-derived stem cells that can differentiate toward the osteogenic, adipogenic, myogenic, and chondrogenic lineages. Human adipose tissue-derived stem cells (ATSCs) could be proposed as an alternative source of adult bone marrow stem cells, and could be obtained in large quantities, under local anesthesia, with minimal discomfort. Human adipose tissue obtained by liposuction was processed to obtain ATSCs. In this study, we compared the osteogenic differentiation of ATSCs in a specific osteogenic induction medium with that in a non-osteogenic medium. ATSCs were incubated in an osteogenic medium for 28 days to induce osteogenesis respectively. Osteogenic differentiation was assessed by von Kossa and alkaline phosphatase staining. Expression of osteocyte specific bone sialoprotein, osteocalcin, collagen type I and alkaline phosphatase, bone morphogenic protein 2, bone morphogenic protein 6 was confirmed by RT-PCR. ATSCs incubated in the osteogenic medium were stained positively for von Kossa and alkaline phosphatase staining. Expression of osteocyte specific genes was also detected. Since this cell population can be easily identified through fluorescence microscopy, it may be an ideal source of ATSCs for further experiments on stem cell biology and tissue engineering. The present results show that ADSCs have an ability to differentiate into osteoblasts. In the present study, we extend this approach to characterize adipose tissue-derived stem cells.
Purpose: To investigate the effect of deacetylase inhibitory trichostatin A (TSA) on anti HepG2 liver carcinoma cells and explore the underlying mechanisms. Materials and Methods: HepG2 cells exposed to different concentrations of TSA for 24, 48, or 72h were examined for cell growth inhibition using CCK8, changes in cell cycle distribution with flow cytometry, cell apoptosis with annexin V-FTIC/PI double staining, and cell morphology changes under an inverted microscope. Expression of ${\beta}$-catenin, HDAC1, HDAC3, H3K9, CyclinD1 and Bax proteins was tested by Western blotting. Gene expression for ${\beta}$-catenin, HDAC1and HDAC3 was tested by q-PCR. ${\beta}$-catenin and H3K9 proteins were also tested by immunofluorescence. Activity of Renilla luciferase (pTCF/LEF-luc) was assessed using the Luciferase Reporter Assay system reagent. The activity of total HDACs was detected with a HDACs colorimetric kit. Results: Exposure to TSA caused significant dose-and time-dependent inhibition of HepG2 cell proliferation (p<0.05) and resulted in increased cell percentages in G0/G1 and G2/M phases and decrease in the S phase. The apoptotic index in the control group was $6.22{\pm}0.25%$, which increased to $7.17{\pm}0.20%$ and $18.1{\pm}0.42%$ in the treatment group. Exposure to 250 and 500nmol/L TSA also caused cell morphology changes with numerous floating cells. Expression of ${\beta}$-catenin, H3K9and Bax proteins was significantly increased, expression levels of CyclinD1, HDAC1, HDAC3 were decreased. Expression of ${\beta}$-catenin at the genetic level was significantly increased, with no significant difference in HDAC1and HDAC3 genes. In the cytoplasm, expression of ${\beta}$-catenin fluorescence protein was not obvious changed and in the nucleus, small amounts of green fluorescence were observed. H3K9 fluorescence protein were increased. Expression levels of the transcription factor TCF werealso increased in HepG2 cells following induction by TSA, whikle the activity of total HDACs was decreased. Conclusions: TSA inhibits HDAC activity, promotes histone acetylation, and activates Wnt/${\beta}$-catenin signaling to inhibit proliferation of HepG2 cell, arrest cell cycling and induce apoptosis.
Park, Sin-Wook;Sim, Woo-Young;Park, Sang-Hyug;Min, Byoung-Hyun;Park, So-Ra;Yang, Sang-Sik
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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v.4C
no.4
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pp.176-180
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2004
This paper presents the fabrication and test of a micro cell exciter actuated by an electromagnetic force for the study on the chondrogenic differentiation of rabbit mesenchymal stem cells (MSCs). The micro cell exciter is designed to apply compressive loading to the alginate gel mixed with the MSCs. The magnetic cell exciter consists of an actuator component and a cartridge-type chamber component. An actuator is composed of a permanent magnet, a core and a coil. The chamber has seven PMMA wells and a cell culture Petri dish. Two types of alginate gels were stimulated by the cell exciters for 10 minutes every 12 hours for 7 days. In order to determine the expression of these matrix components during differentiation, RT-PCR analysis was performed. Collagen type II was expressed in the MSCs subjected to the compressive stimulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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