• Molecules and Cells
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• 제41권12호
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• pp.1016-1023
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• 2018

Regenerative orthopedics needs significant devices to transplant human stem cells into damaged tissue and encourage automatic growth into replacements suitable for the human skeleton. Soft biomaterials have similarities in mechanical, structural and architectural properties to natural extracellular matrix (ECM), but often lack essential ECM molecules and signals. Here we engineer mineralized polysaccharide beads to transform MSCs into osteogenic cells and osteoid tissue for transplantation. Bone morphogenic proteins (BMP-2) and indispensable ECM proteins both directed differentiation inside alginate beads. Laminin and collagen IV basement membrane matrix proteins fixed and organized MSCs onto the alginate matrix, and BMP-2 drove differentiation, osteoid tissue self-assembly, and small-scale mineralization. Augmentation of alginate is necessary, and we showed that a few rationally selected small proteins from the basement membrane (BM) compartment of the ECM were sufficient to up-regulate cell expression of Runx-2 and osteocalcin for osteoid formation, resulting in Alizarin red-positive mineral nodules. More significantly, nested BMP-2 and BM beads added to a non-union skull defect, self-generated osteoid expressing osteopontin (OPN) and osteocalcin (OCN) in a chain along the defect, at only four weeks, establishing a framework for complete regeneration expected in 6 and 12 weeks. Alginate beads are beneficial surgical devices for transplanting therapeutic cells in programmed (by the ECM components and alginate-chitosan properties) reaction environments ideal for promoting bone tissue.

• 대한소아치과학회지
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• 제46권1호
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• pp.85-92
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• 2019

이 연구의 목적은 유치 줄기세포에 대해 다양한 Calcium silicate-based material (CSM)의 세포독성을 비교하고 평가하는 것이다. Retro $MTA^{(R)}$ (RM), $EZ-Seal^{TM}$ (EZ), ENDOCEM $Zr^{(R)}$ (EN)의 powder를 세포 배지를 이용하여 용출시키고 filtering 하였다. 유치 줄기세포가 다양한 농도의 용출액 하 배양되었다. MTS assay를 통해 CSM 용출액이 세포 증식에 미치는 영향을 분석하였고, Flow cytometry analysis를 통해 세포 표현형의 변화 여부를 관찰하였다. 10% 농도의 용출액에서 배양된 유치 줄기세포의 흡광도 값은 RM > EN > EZ 순이었다(p = 0.0439). 그러나 유치 줄기세포는 재료에 관계없이 간엽줄기세포의 표현형을 유지했다. 세 종류의 CSM이 줄기세포 marker를 변형시키진 않았지만, EZ가 RM과 EN보다 세포적합성이 낮음을 알 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제31권3호
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• pp.266-279
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• 2021

본 연구에서는 다양한 사람의 암세포주(A-549, MCF-7, MDA-MB-231, U87-MG, AGS, MKN-74 및 SNU-601 세포)와 정상세포주(MRC-5 섬유아세포 및 사랑니 유래 중간엽성 줄기세포에 토복령 추출물(Smilax china L. extract, SCLE)을 처리하여 세포 사멸 효과를 조사하였다. SCLE 처리 후, MTT 분석에서 여러 암세포주는 정상세포주보다 유의적으로 휠씬 낮은 반억제농도값을 나타내었고, 세포는 세포부착력의 소실로 인한 세포사멸(anoikis)이 관찰되었다. 또한, SCLE를 처리한 A-549, AGS 및 MCF-7 암세포주에서 세포의 생존성과 말단소립 복원효소의 활성도를 조사하였을 때, SCLE 처리 후 4일째에 세포의 생존성과 말단소립 복원효소의 활성도가 현저히 줄어드는 것을 관찰하였다. 또한, SCLE를 처리한 A-549, AGS 및 MCF-7 암세포주에서 세포 주기의 G1기에서 세포 성장이 정지되었고,세포 사멸이 유의적으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 그러나, SCLE 처리는 rho 단백질의 활성과 관련 없는 세포부착력의 소실과 세포 사멸이 유도되는 것을 관찰하였다. 이 연구의 결과를 바탕으로 토복령 추출물은 정상 세포보다는 암세포에 특이적으로 세포부착력의 소실과 세포 사멸을 유도하여, 이 추출물에 포함된 물질을 이용한 항암 연구에 응용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Animal Bioscience
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• 제35권7호
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• pp.989-998
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• 2022

Objective: This study investigated the effects of intrauterine growth restriction (IUGR) during late pregnancy on the cell growth, proliferation, and differentiation in ovine fetal thymuses. Methods: Eighteen time-mated Mongolian ewes with singleton fetuses were allocated to three groups at d 90 of pregnancy: restricted group 1 (RG1, 0.18 MJ ME/body weight [BW]^0.75/d, n = 6), restricted group 2 (RG2, 0.33 MJ ME/BW^0.75/d, n = 6) and control group (CG, ad libitum, 0.67 MJ ME/BW^0.75/d, n = 6). Fetuses were recovered at slaughter on d 140. Results: The G0/G1 phase cell number in fetal thymus of the RG1 group was increased but the proliferation index and the expression of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) were reduced compared with the CG group (p<0.05). Fetuses in the RG1 group exhibited decreased growth hormone receptor (GHR), insulin-like growth factor 2 receptor (IGF-2R), and their mRNA expressions (p<0.05). For the RG2 fetuses, there were no differences in the proliferation index and PCNA expression (p>0.05), but growth hormone (GH) and the mRNA expression of GHR were lower than those of the CG group (p<0.05). The thymic mRNA expressions of cyclin-dependent protein kinases (CDKs including CDK1, CDK2, and CDK4), CCNE, E2-factors (E2F1, E2F2, and E2F5) were reduced in the RG1 and RG2 groups (p<0.05), and decreased mRNA expressions of E2F4, CCNA, CCNB, and CCND were occurred in the RG1 fetuses (p<0.05). The decreased E-cadherin (E-cad) as a marker for epithelial-mesenchymal transition (EMT) was found in the RG1 and RG2 groups (p<0.05), but the OB-cadherin which is a marker for activated fibroblasts was increased in fetal thymus of the RG1 group (p<0.05). Conclusion: These results indicate that weakened GH/IGF signaling system repressed the cell cycle progression in G0/G1 phase in IUGR fetal thymus, but the switch from reduced E-cad to increased OB-cadherin suggests that transdifferentiation process of EMT associated with fibrogenesis was strengthened. The impaired cell growth, retarded proliferation and modified differentiation were responsible for impaired maturation of IUGR fetal thymus.

• BMB Reports
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• 제55권4호
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• pp.198-203
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• 2022

As negative regulators of cytokine signaling pathways, suppressors of cytokine signaling (SOCS) proteins have been reported to possess both pro-tumor and anti-tumor functions. Our recent studies have demonstrated suppressive effects of SOCS1 on epithelial to mesenchymal signaling in colorectal cancer cells in response to fractionated ionizing radiation or oxidative stress. The objective of the present study was to determine the radiosensitizing action of SOCS1 as an anti-tumor mechanism in colorectal cancer cell model. In HCT116 cells exposed to ionizing radiation, SOCS1 over-expression shifted cell cycle arrest from G2/M to G1 and promoted radiation-induced apoptosis in a p53-dependent manner with down-regulation of cyclin B and up-regulation of p21. On the other hand, SOCS1 knock-down resulted in a reduced apoptosis with a decrease in G1 arrest. The regulatory action of SOCS1 on the radiation response was mediated by inhibition of radiation-induced Jak3/STAT3 and Erk activities, thereby blocking G1 to S transition. Radiation-induced early ROS signal was responsible for the activation of Jak3/Erk/STAT3 that led to cell survival response. Our data collectively indicate that SOCS1 can promote radiosensitivity of colorectal cancer cells by counteracting ROS-mediated survival signal, thereby blocking cell cycle progression from G1 to S. The resulting increase in G1 arrest with p53 activation then contributes to the promotion of apoptotic response upon radiation. Thus, induction of SOCS1 expression may increase therapeutic efficacy of radiation in tumors with low SOCS1 levels.

• 생명과학회지
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• 제33권1호
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• pp.102-113
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• 2023

본 총설에서는 지난 수년 동안 자궁내막 염증 관련 새롭게 밝혀진 에스트로겐과 프로게스테론 수용체의 기능 중 지엽적 에스트로겐의 합성, 특이적 에스트로겐 수용체의 조절, 프로게스테론 저항성 그리고 스테로이드 호르몬의 작용에 의한 자궁내막 조직세포의 염증반응, 분화 및 생존에 대한 세포 및 분자적 조절기전들을 고찰한다. 자궁내막 조직 기질세포의 비정상적인 후성유전체적 변화는 자궁내막증의 발병과 진행에 중요한 요인으로 작용한다. 특히, 에스트로겐 수용체 유전자들의 차별적 메틸화는 기질세포내 ERα로부터 ERβ로의 발현 우세도 전환을 유도하여, ERβ-매개 염증반응, 프로게스테론 저항성 및 레티노이드 합성장애 등의 비정상적인 에스트로겐 반응을 초래한다. 이 기질세포는 또한 PGE2 및 SF-1 매개에 의한 스테로이드 합성효소의 발현유도를 통하여 지엽적 에스트로겐의 생성을 촉진하며, 증가된 에스트라디올은 다시 ERβ에 피드백으로 작용하여 COX-2 촉진을 통한 염증반응의 악순환을 야기한다. 높은 ERβ의 발현은 중간엽 줄기세포의 염색질 구조변화릉 야기하여 프로게스테론 저항성을 획득하고, 이는 반복적 생리에 따른 지속적 노출로 자궁내막 조직의 염증을 형성하며, 이후에는 ERβ-매개 에스트로겐과 TNF-α 및 TGF-β1을 포함한 염증 유발 인자들이 작용하여 염증 조직세포의 부착, 혈관생성 및 생존과 기질세포의 분화조절장애를 유도한다. 따라서, 생리주기의 역동적인 호르몬 변화와 이에 따르는 자궁내막 조직의 핵수용체 신호전달 조절기전에 대한 구체적인 이해는 정상적인 생식기능을 유지하면서 자궁내막증과 같은 비정상적 염증질환을 치료하기 위한 새로운 안목을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제47권4호
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• pp.534-542
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• 2023

Background: Ginsenoside Rg1, a bioactive component of Ginseng, has demonstrated anti-inflammatory, anti-cancer, and hepatoprotective effects. It is known that the epithelial-mesenchymal transition (EMT) plays a key role in the activation of hepatic stellate cells (HSCs). Recently, Rg1 has been shown to reverse liver fibrosis by suppressing EMT, although the mechanism of Rg1-mediated anti-fibrosis effects is still largely unclear. Interestingly, Smad7, a negative regulator of the transforming growth factor β (TGF-β) pathway, is often methylated during liver fibrosis. Whether Smad7 methylation plays a vital role in the effects of Rg1 on liver fibrosis remains unclear. Methods: Anti-fibrosis effects were examined after Rg1 processing in vivo and in vitro. Smad7 expression, Smad7 methylation, and microRNA-152 (miR-152) levels were also analyzed. Results: Rg1 significantly reduced the liver fibrosis caused by carbon tetrachloride, and reduced collagen deposition was also observed. Rg1 also contributed to the suppression of collagenation and HSC reproduction in vitro. Rg1 caused EMT inactivation, reducing Desmin and increasing E-cadherin levels. Notably, the effect of Rg1 on HSC activation was mediated by the TGF-β pathway. Rg1 induced Smad7 expression and demethylation. The over-expression of DNA methyltransferase 1 (DNMT1) blocked the Rg1-mediated inhibition of Smad7 methylation, and miR-152 targeted DNMT1. Further experiments suggested that Rg1 repressed Smad7 methylation via miR-152-mediated DNMT1 inhibition. MiR-152 inhibition reversed the Rg1-induced promotion of Smad7 expression and demethylation. In addition, miR-152 silencing led to the inhibition of the Rg1-induced EMT inactivation. Conclusion: Rg1 inhibits HSC activation by epigenetically modulating Smad7 expression and at least by partly inhibiting EMT.

• 대한구강악안면임플란트학회지
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• 제18권2호
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• pp.120-138
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• 2014

Purpose: The purpose of this study was to review the outcomes of a series of studies on tissue regeneration conducted in multiple institutions including the Department of Periodontology, College of Dentistry, Yonsei University. Materials and Methods: Studies were performed divided into the following three subjects; 1) Development of three-dimensional nano-hydroxyapatite (n-HA) scaffold for facilitating drug release and cell adhesion. 2) Synergistic effects of bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMMSC) application simultaneously with platelet-rich plasma (PRP) on HA scaffolds. 3) The efficacy of silk scaffolds coated with n-HA. Also, all results were analyzed by subjects. Results: Hollow hydroxyapatite spherical granules were found to be a useful tool for the drug release and avidin-biotin binding system for cell attachment. Also, BMMSC simultaneously with PRP applied in an animal bone defect model was seen to be more synergistic than in the control group. But, the efficacy of periodontal ligament cells and dental pulp cells with silk scaffolds could not be confirmed in the initial phase of bone healing. Conclusion: The ideal combination of three elements of tissue engineering-scaffolds, cells and signaling molecules could be substantiated due to further investigations with the potentials and limitations of the suggested list of studies.

• 생명과학회지
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• 제34권6호
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• pp.365-376
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• 2024

이 연구는 여러 종류의 암세포주(A-549, AGS, HCT-116, MDA-MB-231 및 U 87-MG)와 정상세포주(MRC-5 및 MSC)에 RNA를 DNA로 전환시킬 수 있는 역전사 효소의 억제 처리 후 세포의 성장에 미치는 영향을 비교 조사하였다. 각 세포주에 efavirenz (EFA) 역전사 효소 억제제를 1주일 동안 처리하였을 때, 세포 성장의 반억제농도(IC₅₀) 값은 암세포주보다 정상세포주에서 더 높은 값을 나타냈다. 결정된 IC₅₀ 값에 따라 15 µM 농도로 EFA를 1주일 동안 처리하였을 때, 역전사 효소 및 말단소립 복원 효소의 활성은 EFA 처리군에서 비처리군에 비하여 유의적으로(p<0.05) 감소하였다. 그러나, 역전사 효소 및 말단소립 복원효소의 활성은 정상세포주에서는 검출되지 않았다. 15 µM EFA를 처리한 후, 암세포주와 정상세포주에서 세포성장율을 비교하였을 때, EFA 처리는 모든 세포의 성장을 억제하였는데, 정상세포주보다 암세포주에서 세포의 성장율이 현저하게(p<0.05) 감소하였다. 또한, 역전사 효소의 억제가 세포의 노화 및 사멸에 미치는 영향을 분석하기 위해 노화 관련 ß-galactosidase 효소의 활성을 분석하였을 때, EFA 처리가 노화관련 효소 활성이 점점 증가하는 것으로 보아, EFA 역전사 효소의 처리는 세포 노화 및 세포 사멸을 유도하는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 바탕으로, 역전사 효소의 억제는 정상세포보다는 암세포의 성장을 더 억제하는 것을 알 수 있었지만, 항암치료 등에서 응용되기 위해서는 세포에서 역전사 효소의 기능과 역할에 대해서는 좀 더 심도있는 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제34권7호
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• pp.520-530
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• 2024

종양 억제 유전자(TSG)는 세포 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 유전자의 기능이 상실되면 세포 가소성(cellular plasticity)이 유발되어 다양한 암, 특히 공격적인 성향을 가진 소세포 폐암(SCLC)이 발생할 수 있다. SCLC는 주로 후성학적 조절인자를 암호화하는 유전자에서 발생하는 다수의 기능 상실 돌연변이에 의해 유발된다. 이러한 돌연변이는 직접적으로 표적화하기 어렵기 때문에 치료제 개발이 어려운 상황이다. 그러나 이러한 돌연변이로 인한 분자적 변화를 이해하면 종양 치료 전략을 개발하는데 큰 도움이 될 수 있다. 우리는 SCLC의 이질적인 유전체 환경에도 불구하고 환자의 종양에서 발생하는 돌연변이의 영향이 악성 종양을 유발하는 몇 가지 중요한 경로로 수렴되고 있음을 확인하였다. 특히, 후성학적 변화는 전사 조절 장애를 초래하여 돌연변이 세포가 면역 회피 및 높은 전이 능력을 가진 매우 가소성이 높은 상태로 진입하게 한다. 본 논문에서는 반대 기능을 가진 후성학적 조절인자의 불균형이 면역 인식 마커의 상실로 이어져 종양 세포가 면역 체계로부터 효과적으로 회피하는 과정을 보여주는 연구들을 강조하였다. 또한 후성학적 조절인자가 신경내분비 세포 특성을 유지하는 역할과 비정상적인 전사 조절이 종양의 발달 및 진행 중 상피간엽이행(EMT)를 촉진하는 방법에 대해 서술하였다. 이 경로들은 별개의 것처럼 보이지만, 흔히 공통된 분자와 매개체를 공유하고 있음을 확인하였다. 빈번하게 변화하는 후성학적 조절인자 간의 연결을 이해하면 SCLC 및 유사한 돌연변이를 가진 다른 암의 발달과 진행의 분자적 메커니즘에 대한 귀중한 통찰력을 제공하여 예방 및 치료법 개발에 기여할 수 있을 것이다.