Cardiovascular diseases (CVDs) are one of the most cause of death around the world and fields of interest for cardiac stem cells. Also, current use of terminally differentiated adult cardiomyocytes for CVDs has limited regenerative capacity therefore any significant cell loss may result in the development of progressive heart failure. Human embryonic stem cells (hESCs) derived from blastocyst-stage embryos spontaneously have ability to differentiate via embryo-like aggregates (endoderm, ectoderm and mesoderm) in vitro into various cell types including cardiomyocyte. However, most effective molecule or optimized condition which can induce cardiac differentiation of hESCs is rarely studied. In this study, we developed both spontaneous and inductive cardiomyocyte-like cells differentiation from hESCs by treatment of induced-factors, 5-azacytidine, BMP-4 and cardiogenol C. On the one hand, spontaneous and inductive cardiomyocyte-like cells showed that cardiac markers are expressed for further analysis by RT-PCR and immunocytochemistry. Interestingly, BMP-4 greatly improved homogeneous population of the cardiomyocyte-like cells from hESCs CHA15 and H09. In conclusion, we verified that spontaneously differentiated cells showed cardiac specific markers which characterize cardiac cells, treated extrinsic factors can manage cellular signals and found that hESCs can undergo differentiation into cardiomyocytes better than spontaneous group. This finding offers an insight into the inductive factor of differentiated cardiomyocytes and provides some helpful information that may offer the potential of cardiomyocytes derived from hESCs using extrinsic factors.
최근 골수와 혈액으로 유래된 중간엽 줄기세포와 비슷한 능력을 가지는 것으로 알려진 지방 유래 중간엽줄기세포가 새로운 세포 치료제로 떠오르고 있다. 하지만 줄기세포를 이용하여 치료하려는 질병은 나이가 들어감에 따라 발병하는 퇴행성 질환들이 대부분인데, 노화가 진행됨에 따라 줄기세포의 능력이 차이가 있다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 노화가 일어남에 따라 발생되는 신경성 질환을 자가 유래 지방 중간엽 줄기세포를 이용하여 치료함에 있어서 노화가 진행됨에 따라 얻어진 지방줄기세포가 세포학적으로 변화는 없는지에 대해 줄기세포 성장능, 생존율과 신경세포로의 분화유도 능력을 비교하였다. 30대, 40대, 50대에서 사람 지방 유래 줄기세포를 분리 배양하여 연령별 계대에 따른 세포수와 생존율을 측정하고, 줄기세포 성장능력을 비교 분석하였고, 지방 줄기세포를 신경세포 배양 조건 하에서 10일 동안 배양하여 신경 분화능력을 연령별로 비교하였다. 실험결과, 세포수와 생존율, 세포 모양이 연령과 계대별에 의해 차이가 없다는 것을 확인하였다. 신경 분화 후 면역형광염색법을 통해 분석한 결과, 연령에 따른 신경 분화능력의 차이가 관찰되지 않았다. 분자 유전적학으로 신경세포 마커의 발현을 mRNA 수준에서 분석한 결과, 연령별 간의 차이가 몇 개의 유전자 발현을 제외하고는 차이가 발견되지 못했다. 하지만 계대가 진행될수록 50대군의 줄기세포에서 MAP2와 Sox2의 mRNA 발현이 30대군의 줄기세포에 비해 상대적으로 낮게 발현됨이 확인되었다. 결론적으로 자가 지방 중간엽 줄기세포의 신경세포 분화능력이 연령에 상관없이 차이가 없음이 관찰되었으며, 이는 나이 든 사람으로부터 얻어진 지방 줄기세포도 젊은 사람에서 얻어진 세포와 마찬가지 능력으로 자가 세포 치료제로 사용될 수 있다는 점을 말해주고 있다.
Kim, Seong Sik;Kwon, Dae-Woo;Im, Insook;Kim, Yong-Deok;Hwang, Dae-Seok;Holliday, L. Shannon;Donatelli, Richard E.;Son, Woo-Sung;Jun, Eun-Sook
대한치과교정학회지
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제42권6호
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pp.307-317
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2012
Objective: The purpose of this study was to investigate the isolation and characterization of multipotent human periodontal ligament (PDL) stem cells and to assess their ability to differentiate into bone, cartilage, and adipose tissue. Methods: PDL stem cells were isolated from 7 extracted human premolar teeth. Human PDL cells were expanded in culture, stained using anti-CD29, -CD34, -CD44, and -STRO-1 antibodies, and sorted by fluorescent activated cell sorting (FACS). Gingival fibroblasts (GFs) served as a positive control. PDL stem cells and GFs were cultured using standard conditions conducive for osteogenic, chondrogenic, or adipogenic differentiation. Results: An average of $152.8{\pm}27.6$ colony-forming units was present at day 7 in cultures of PDL stem cells. At day 4, PDL stem cells exhibited a significant increase in proliferation (p < 0.05), reaching nearly double the proliferation rate of GFs. About $5.6{\pm}4.5%$ of cells in human PDL tissues were strongly STRO-1-positive. In osteogenic cultures, calcium nodules were observed by day 21 in PDL stem cells, which showed more intense calcium staining than GF cultures. In adipogenic cultures, both cell populations showed positive Oil Red O staining by day 21. Additionally, in chondrogenic cultures, PDL stem cells expressed collagen type II by day 21. Conclusions: The PDL contains multipotent stem cells that have the potential to differentiate into osteoblasts, chondrocytes, and adipocytes. This adult PDL stem cell population can be utilized as potential sources of PDL in tissue engineering applications.
Soo-Been Jeon; A-Reum Han;Yoo Bin Choi;Ah Reum Lee;Ji Yoon Lee
International Journal of Stem Cells
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제16권1호
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pp.108-116
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2023
γδ T cells are a rare and unique prototype of T cells that share properties with natural killer cells in secondary lymphoid organs. Although many studies have revealed the function and importance of adult-derived γδ T cells in cancer biology and regenerative medicine, the low numbers of these cells hamper their application as therapeutic cell sources in the clinic. To solve this problem, pluripotent stem cell-derived γδ T cells are considered alternative cell sources; however, few studies have reported the generation of human pluripotent stem cell-derived γδ T cells. In the present study, we investigated whether lymphoid lineage γδ T cells were successfully generated from human pluripotent stem cells via hemogenic endothelium under defined culture conditions. Our results revealed that pluripotent stem cells successfully generated γδ T cells with an overall increase in transcriptional activity of lymphoid lineage genes and cytolytic factors, indicating the importance of the optimization of culture conditions in generating lymphoid lineage γδ T cells. We uncovered an initial step in differentiating γδ T cells that could be applied to basic and translational investigations in the field of cancer biology. Based on our result, we will develop an appropriate method to purify γδ T cells with functionality and it helpful for the study of basic mechanism of γδ T cells in pathophysiologic condition as well as clinic application.
Houttuynia cordata Thunb (HCT) is a native herb found in Southeast Asia which features various pharmacological activities against allergy, inflammation, viral and bacterial infection, and cancer. The aims of this study were to determine the cytotoxic effect of 6 fractions obtained from silica gel column chromatography of alcoholic HCT extract on human leukemic Molt-4 cells and demonstrate mechanisms of cell death. Six HCT fractions were cytotoxic to human lymphoblastic leukemic Molt-4 cells in a dose-dependent manner by MTT assay, fraction 4 exerting the greatest effects. Treatment with $IC_{50}$ of HCT fraction 4 significantly induced Molt-4 apoptosis detected by annexinV-FITC/propidium iodide for externalization of phosphatidylserine to the outer layer of cell membrane. The mitochondrial transmembrane potential was reduced in HCT fraction 4-treated Molt-4 cells. Moreover, decreased expression of Bcl-xl and increased levels of Smac/Diablo, Bax and GRP78 proteins were noted on immunoblotting. In conclusion, HCT fraction 4 induces Molt-4 apoptosis cell through an endoplasmic reticulum stress pathway.
Aims and Background: Traditional chemotherapy strategies for human leukemia commonly use drugs based on cytotoxicity to eradicate cancer cells. One predicament is that substantial damage to normal tissues is likely to occur in the course of standard treatments. Obviously, it is urgent to explore therapies that can effectively eliminate malignant cells without affecting normal cells. Our previous studies indicated that ginsenoside $Rg_1$ ($Rg_1$), a major active pharmacological ingredient of ginseng, could delay normal hematopoietic stem cell senescence. However, whether $Rg_1$ can induce cancer cell senescence is still unclear. Methods: In the current study, human leukemia K562 cells were subjected to $Rg_1$ exposure. The optimal drug concentration and duration with K562 cells was obtained by MTT colorimetric test. Effects of $Rg_1$ on cell cycle were analyzed using flow cytometry and by SA-${\beta}$-Gal staining. Colony-forming ability was measured by colony-assay. Telomere lengths were assessed by Southern blotting and expression of senescence-associated proteins P21, P16 and RB by Western blotting. Ultrastructural morphology changes were observed by transmission electron microscopy. Results: K562 cells demonstrated a maximum proliferation inhibition rate with an $Rg_1$ concentration of $20{\mu}\;mol{\cdot}L^{-1}$ for 48h, the cells exhibiting dramatic morphological alterations including an enlarged and flat cellular morphology, larger mitochondria and increased number of lysosomes. Senescence associated-${\beta}$-galactosidase (SA-${\beta}$-Gal) activity was increased. K562 cells also had decreased ability for colony formation, and shortened telomere length as well as reduction of proliferating potential and arrestin $G_2$/M phase after $Rg_1$ interaction. The senescence associated proteins P21, P16 and RB were significantly up-regulated. Conclusion: Ginsenoside $Rg_1$ can induce a state of senescence in human leukemia K562 cells, which is associated with p21-Rb and p16-Rb pathways.
The functional cardiovascular system is comprised of distinct mesoderm-derived lineages including endothelial cells, vascular smooth muscle cells and other mesenchymal cells. Recent studies in the human embryonic stem cell differentiation model have provided evidence indicating that these cell lineages are developed from the common progenitors such as hemangioblasts and cardiovascular progenitor cells. Also, the studies have suggested that these progenitors have a common primordial progenitor, which expresses KDR (human Flk-1, also known as VEGFR2, CD309). We demonstrate here that sustained activation of BMP4 (bone morphogenetic protein 4) in hESC line, CHA15 hESC results in $KDR^+$ mesoderm specific differentiation. To determine whether the $KDR^+$ population derived from hESCs enhances potential to differentiate along multipotential mesodermal lineages than undifferentiated hESCs, we analyzed the development of the mesodermal cell types in human embryonic stem cell differentiation cultures. In embryoid body (EB) differentiation culture conditions, we identified an increased expression of $KDR^+$ population from BMP4-stimulated hESC-derived EBs. After induction with additional growth factors, the $KDR^+$ population sorted from hESCs-derived EBs displays mesenchymal, endothelial and vascular smooth muscle potential in matrix-coated monolayer culture systems. The populations plated in monolayer cultures expressed increased levels of related markers and exhibit a stable/homologous phenotype in culture terms. In conclusion, we demonstrate that the $KDR^+$ population is stably isolated from CHA15 hESC-derived EBs using BMP4 and growth factors, and sorted $KDR^+$ population can be utilized to generate multipotential mesodermal progenitors in vitro, which can be further differentiated into cardiovascular specific cells.
Since the establishment of embryonic stem cell, pluripotency of the cells was known to allow differentiation of the cells into various cell types consisting whole body. Several protocols have been developed to induce expression of specific genes.. However, no precise protocol that will generate a single type of the cells from stem cells has been reported. In order to produce cells suitable for transplantion into brain of PD animal model, which arouse due to a progressive degeneration of dopaminergic neurons in midbrain, human embryonic stem cell (hESC, MB03) was transfected with cDNAs cording for tyrosine hydroxylase (TH). Successful transfection was confirmed by western immunoblotting. Newly transfected cell line (TH#2/MB03) was induced to differentiate by the two neurogenic factors retinoic acid (RA) and b-FGF. Exp. I) Upon differentiation using RA/ascorbic acid (AA), embryoid bodies (EB, for 4days) derived from hES cells were exposed to RA (10$^{-6}$ M)/AA (50 mM) for 4 days, and were allowed to differentiate in N2 medium for 7, 14, 21, or 28 days. Exp. II) When bFGF was used, neuronal precursor cells were selected for 8 days in N2 medium after EB formation. After selection, cells were expanded at the presence of bFGF (20 ng/ml) for another 6 days followed by a final differentiation in N2 medium for 7, 14, 21 or 28 days. By indirect immunocytochemical studies, proportion of cells expressing NF200 increased rapidly from 20% at 7 days to 70 % at 28 days in RA/AA-treated group, while those cells expressing NF160 decreased from 80% at 7 days to 10% at 28 days upon differentiation in N2 medium. However, in differentiation by RA/AA treatment system, there was a significant increase in proportion of neuron maturity (73%) at day 14 after N2 medium. TH#2/MB03 cells expressing TH are >90% when matured at the absence of either bDNF or TGF-$\alpha$. These results suggested that TH#2/MB03 cells could be differentiated in vitro into mature neurons by RA/AA.
Jo Hyeon-Jeong;Kim Eun-Yeong;Choe Gyeong-Hui;An So-Yeon;Park Se-Pil;Im Jin-Ho
한국동물번식학회:학술대회논문집
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한국동물번식학회 2002년도 춘계학술발표대회 발표논문초록집
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pp.84-84
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2002
This study was to investigate generation of the specific neuronal cell in vitro from the neural progenitors derived from human embryonic stem (hES, MB03) cells. For the neural progenitor cell formation, we produced embryoid bodies (EB: for 5 days, without mitogen) from hES cells and then neurospheres (for 7-10 days, 20 ng/㎖ of bFGF added N2 medium) from EB. And then for the differentiation into neuronal cells, neural progenitor cells were cultured in N2 medium (without bFGF) supplemented with brain derived neurotrophic factor (BDNF, 5 ng/㎖) or platelet derived growth factor-bb (pDGF-bb, 20ng/㎖) for 2 weeks. (omitted)
The generation of human induced pluripotent stem cells (iPSCs) from somatic cells using gene transfer opens new areas for precision medicine with personalized cell therapy and encourages the discovery of essential platforms for targeted drug development. iPSCs retain the genome of the donor, may regenerate indefinitely, and undergo differentiation into virtually any cell type of interest using a range of published protocols. There has been enormous interest among researchers regarding the application of iPSC technology to regenerative medicine and human disease modeling, in particular, modeling of neurologic diseases using patient-specific iPSCs. For instance, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, and spinal cord injuries may be treated with iPSC therapy or replacement tissues obtained from iPSCs. In this review, we discuss the work so far on generation and characterization of iPSCs and focus on recent advances in the use of human iPSCs in clinical setting.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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