Intermuscular fat is essential for enhancing the flavor and texture of cultured meat. Mesenchymal stem cells derived from intermuscular adipose tissues are a source of intermuscular fat. Therefore, as a step towards developing a platform to derive intermuscular fat from mesenchymal stem cells (MSCs) for insertion between myofibrils in cultured beef, an advanced protocol of intermuscular adipose tissue dissociation effective to the isolation of MSCs from intermuscular adipose tissues was developed in cattle. To accomplish this, physical steps were added to the enzymatic dissociation of intermuscular adipose tissues, and the MSCs were established from primary cells dissociated with physical step-free and step-added enzymatic dissociation protocols. The application of a physical step (intensive shaking up) at 5 minutes intervals during enzymatic dissociation resulted in the greatest number of primary cells derived from intermuscular adipose tissues, showed effective formation of colony forming units-fibroblasts (CFU-Fs) from the retrieved primary cells, and generated MSCs with no increase in doubling time. Thus, this protocol will contribute to the stable supply of good quality adipose-derived mesenchymal stem cells (ADMSCs) as a fat source for the production of marbled cultured beef.
Jeewan Chun;Ji-Hoi Moon;Kyu Hwan Kwack;Eun-Young Jang;Saebyeol Lee;Hak Kyun Kim;Jae-Hyung Lee
BMB Reports
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v.57
no.5
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pp.232-237
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2024
This study investigated how adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (AT-MSCs) respond to chondrogenic induction using droplet-based single-cell RNA sequencing (scRNA-seq). We analyzed 37,219 high-quality transcripts from control cells and cells induced for 1 week (1W) and 2 weeks (2W). Four distinct cell clusters (0-3), undetectable by bulk analysis, exhibited varying proportions. Cluster 1 dominated in control and 1W cells, whereas clusters (3, 2, and 0) exclusively dominated in control, 1W, and 2W cells, respectively. Furthermore, heterogeneous chondrogenic markers expression within clusters emerged. Gene ontology (GO) enrichment analysis of differentially expressed genes unveiled cluster-specific variations in key biological processes (BP): (1) Cluster 1 exhibited up-regulation of GO-BP terms related to ribosome biogenesis and translational control, crucial for maintaining stem cell properties and homeostasis; (2) Additionally, cluster 1 showed up-regulation of GO-BP terms associated with mitochondrial oxidative metabolism; (3) Cluster 3 displayed up-regulation of GO-BP terms related to cell proliferation; (4) Clusters 0 and 2 demonstrated similar up-regulation of GO-BP terms linked to collagen fibril organization and supramolecular fiber organization. However, only cluster 0 showed a significant decrease in GO-BP terms related to ribosome production, implying a potential correlation between ribosome regulation and the differentiation stages of AT-MSCs. Overall, our findings highlight heterogeneous cell clusters with varying balances between proliferation and differentiation before, and after, chondrogenic stimulation. This provides enhanced insights into the single-cell dynamics of AT-MSCs during chondrogenic differentiation.
Background: Quantitative real time reverse transcription PCR (qRT-PCR) is one of the most important techniques for gene-expression analysis in molecular based studies. Selecting a proper internal control gene for normalizing data is a crucial step in gene expression analysis via this method. The expression levels of reference genes should be remained constant among cells in different tissues. However, it seems that the location of cells in different tissues might influence their expression. The purpose of this study was to determine whether the source of mesenchymal stem cells (MSCs) has any effect on expression level of three common reference genes (GAPDH, ${\beta}$-actin and ${\beta}2$-microglobulin) in equine marrow- and adipose-derived undifferentiated MSCs and consequently their reliability for comparative qRT-PCR. Materials and methods: Adipose tissue (AT) and bone marrow (BM) samples were harvested from 3 mares. MSCs were isolated and cultured until passage 3 (P3). Total RNA of P3 cells was extracted for cDNA synthesis. The generated cDNAs were analyzed by quantitative real-time PCR. The PCR reactions were ended with a melting curve analysis to verify the specificity of amplicon. Results: The expression levels of GAPDH were significantly different between AT- and BM-derived MSCs (p < 0.05). Differences in expression level of ${\beta}$-actin (P < 0.001) and B2M (P < 0.006.) between MSCs derived from AT and BM were substantially higher than GAPDH. In addition, the fold change in expression levels of GAPDH, ${\beta}$-actin and B2M in AT-derived MSCs compared to BM-derived MSCs were 2.38, 6.76 and 7.76, respectively. Conclusion: This study demonstrated that GAPDH and especially ${\beta}$-actin and B2M express in different levels in equine AT- and BM-derived MSCs. Thus they cannot be considered as reliable reference genes for comparative quantitative gene expression analysis in MSCs derived from equine bone marrow and adipose tissue.
Wi, Hayeon;Lee, Seunghoon;Kim, Youngim;No, Jin-Gu;Lee, Poongyeon;Lee, Bo Ram;Oh, Keon Bong;Hur, Tai-young;Ock, Sun A
Journal of Veterinary Science
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v.22
no.5
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pp.63.1-63.14
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2021
Background: Recently, mesenchymal stem cells therapy has been performed in dogs, although the outcome is not always favorable. Objectives: To investigate the therapeutic efficacy of mesenchymal stem cells (MSCs) using dog leukocyte antigen (DLA) matching between the donor and recipient in vitro. Methods: Canine adipose-derived MSCs (cA-MSCs) isolated from the subcutaneous tissue of Dog 1 underwent characterization. For major DLA genotyping (DQA1, DQB1, and DRB1), peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from two dogs (Dogs 1 and 2) were analyzed by direct sequencing of polymerase chain reaction (PCR) products. The cA-MSCs were co-cultured at a 1:10 ratio with activated PBMCs (DLA matching or mismatching) for 3 days and analyzed for immunosuppressive (IDO, PTGS2, and PTGES), inflammatory (IL6 and IL10), and apoptotic genes (CASP8, BAX, TP53, and BCL2) by quantitative real-time reverse transcriptase-PCR. Results: cA-MSCs were expressed cell surface markers such as CD90+/44+/29+/45- and differentiated into osteocytes, chondrocytes, and adipocytes in vitro. According to the Immuno Polymorphism Database, DLA genotyping comparisons of Dogs 1 and 2 revealed complete differences in genes DQA1, DQB1, and DRB1. In the co-culturing of cA-MSCs and PBMCs, DLA mismatch between the two cell types induced a significant increase in the expression of immunosuppressive (IDO/PTGS2) and apoptotic (CASP8/BAX) genes. Conclusions: The administration of cA-MSCs matching the recipient DLA type can alleviate the need to regulate excessive immunosuppressive responses associated with genes, such as IDO and PTGES. Furthermore, easy and reliable DLA genotyping technology is required because of the high degree of genetic polymorphisms of DQA1, DQB1, and DRB1 and the low readability of DLA 88.
Kim, You-Sun;Kim, Ji-Young;Shin, Dong-Myung;Huh, Jin Won;Lee, Sei Won;Oh, Yeon-Mok
Tuberculosis and Respiratory Diseases
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v.77
no.3
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pp.116-123
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2014
Background: Mesenchymal stem cells (MSCs) obtained from bone marrow or adipose tissue can successfully repair emphysematous animal lungs, which is a characteristic of chronic obstructive pulmonary disease. Here, we describe the cellular distribution of MSCs that were intravenously injected into mice with elastase-induced emphysema. The distributions were also compared to the distributions in control mice without emphysema. Methods: We used fluorescence optical imaging with quantum dots (QDs) to track intravenously injected MSCs. In addition, we used a human Alu sequence-based real-time polymerase chain reaction method to assess the lungs, liver, kidney, and spleen in mice with elastase-induced emphysema and control mice at 1, 4, 24, 72, and 168 hours after MSCs injection. Results: The injected MSCs were detected with QD fluorescence at 1- and 4-hour postinjection, and the human Alu sequence was detected at 1-, 4- and 24-hour postinjection in control mice (lungs only). Injected MSCs remained more in mice with elastase-induced emphysema at 1, 4, and 24 hours after MSCs injection than the control lungs without emphysema. Conclusion: In conclusion, our results show that injected MSCs were observed at 1 and 4 hours post injection and more MSCs remain in lungs with emphysema.
Park, Seol-Gi;An, Ju-Hyun;Li, Qiang;Chae, Hyung-Kyu;Park, Su-Min;Lee, Jeong-Hwa;Ahn, Jin-Ok;Song, Woo-Jin;Youn, Hwa-Young
Journal of Veterinary Science
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v.22
no.2
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pp.16.1-16.13
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2021
Background: Preconditioning with inflammatory stimuli is used to improve the secretion of anti-inflammatory agents in stem cells from variant species such as mouse, human, and dog. However, there are only few studies on feline stem cells. Objectives: This study aimed to evaluate the immune regulatory capacity of feline adipose tissue-derived (fAT) mesenchymal stem cells (MSCs) pretreated with interferon-gamma (IFN-γ). Methods: To assess the interaction of lymphocytes and macrophages with IFN-γ-pretreated fAT-MSCs, mouse splenocytes and RAW 264.7 cells were cultured with the conditioned media from IFN-γ-pretreated MSCs. Results: Pretreatment with IFN-γ increased the gene expression levels of cyclooxygenase-2, indoleamine 2,3-dioxygenase, hepatocyte growth factor, and transforming growth factor-beta 1 in the MSCs. The conditioned media from IFN-γ-pretreated MSCs increased the expression levels of M2 macrophage markers and regulatory T-cell markers compared to those in the conditioned media from naive MSCs. Further, prostaglandin E2 (PGE2) inhibitor NS-398 attenuated the immunoregulatory potential of MSCs, suggesting that the increased PGE2 levels induced by IFN-γ stimulation is a crucial factor in the immune regulatory capacity of MSCs pretreated with IFN-γ. Conclusions: IFN-γ pretreatment improves the immune regulatory profile of fAT-MSCs mainly via the secretion of PGE2, which induces macrophage polarization and increases regulatory T-cell numbers.
Ju-Hui Seo;Woo Keyoung Kim;Kyu-Won Kang;Seoyun Lee;Byung-Jae Kang
Journal of Veterinary Science
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v.25
no.5
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pp.68.1-68.13
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2024
Importance: A relatively new therapeutic agent for osteoarthritis (OA), polydeoxyribonucleotide (PDRN), shows potential in treating human OA due to its regenerative and anti-inflammatory effects. However, studies on PDRN for canine OA are limited, and no study has investigated their use with mesenchymal stem cells (MSCs) conventionally used for OA treatment. Objective: This study aimed to evaluate the potential of PDRN and explore its combined effect with adipose tissue-derived MSCs (AdMSCs) in treating canine OA. Methods: To study the impact of PDRN, canine chondrocytes, synoviocytes, and AdMSCs were exposed to various PDRN concentrations, and viability was assessed using cell counting kit-8. The OA model was created by treating chondrocytes and synoviocytes with lipopolysaccharide, followed by treatment under three different conditions: PDRN alone, AdMSCs alone, and a combination of PDRN and AdMSCs. Using real-time quantitative polymerase chain reaction, the anti-inflammatory effects and mechanisms were investigated by quantitatively assessing pro-inflammatory cytokines, collagen degradation markers, adenosine A2a receptor (ADORA2A), and nuclear factor-kappa B. Results: PDRN alone and combined with AdMSCs significantly reduced the expression of pro-inflammatory cytokines and collagen degradation markers in an OA model. PDRN promoted AdMSC proliferation and upregulated ADORA2A expression. AdMSCs exhibited comprehensive anti-inflammatory effects through paracrine effects, and both substances reduced inflammatory gene expression through different mechanisms, potentially enhancing therapeutic effects. Conclusions and Relevance: The results indicate that PDRN is a safe and effective anti-inflammatory material that can be used independently or as an adjuvant for AdMSCs. Although additional research is necessary, this study is significant because it provides a foundation for future research at the cellular level.
Background: Mesenchymal stem cells (MSCs) have been investigated as therapeutic agents for inflammatory bowel disease (IBD). Stimulation of MSCs with pro-inflammatory cytokines is an approach to enhance their immunomodulatory effects. However, further investigation is required to support their application in immune-mediated disorders and companion animals. Objectives: This study aimed to assess the therapeutic effect of tumor necrosis factor (TNF)-α-stimulated feline adipose tissue-derived MSCs (fAT-MSCs) in a dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis mouse model. Methods: Colitis mice was made by drinking water with 3% DSS and fAT-MSCs were injected intraperitoneally. Colons were collected on day 10. The severity of the disease was evaluated and compared. Raw 264.7 cells were cultured with the conditioned medium to determine the mechanism, using quantitative real-time polymerase chain reaction and enzyme-linked immunosorbent assay. Results: TNF-α-stimulated fAT-MSCs more improved severity of DSS-induced colitis in disease activity, colon length, histologic score, and inflammatory cytokine. In sectionized colon tissues, the group comprising TNF-α-stimulated fAT-MSCs had higher proportion of CD11b+CD206+ macrophages than in the other groups. In vitro, TNF-α-stimulation increased cyclooxygenase-2 (COX-2) expression and prostaglandin E2 (PGE2) secretion from fAT-MSCs. The conditioned medium from TNF-α-stimulated fAT-MSCs enhanced the expression of interleukin-10 and arginase-1 in LPS-activated Raw 264.7 cells. Conclusions: These results represent that TNF-α-stimulated fat-mscs ameliorate the inflamed colon more effectively. Furthermore, we demonstrated that the effectiveness was interlinked with the COX-2/PGE2 pathway.
Mesenchymal stem cells (MSCs) have ability to differentiate into multi-lineage cells, which confer a great promise for regenerative medicine to the cells. The aim of this study was to establish a method for isolation and characterization of adipose tissue-derived MSC (pAD-MSC) and bone marrow-derived MSC (pBM-MSC) in pigs. Isolated cells from all tissues were positive for CD29, CD44, CD90 and CD105, but negative for hematopoietic stem cell associated markers, CD45. In addition, the cells expressed the transcription factors, such as Oct4, Sox2, and Nanog by RT-PCR. pAD-MSC and pBM-MSC at early passage successfully differentiated into chondrocytes, osteocytes and adipocytes. Collectively, pig AD-MSC and BM-MSC with multipotency were optimized in our study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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