Cell-based therapy has emerged as a promising option for treating advanced ischemic cardiovascular disease by inducing vascular regeneration. However, clinical trials with adult cells turned out disappointing in general. As a newer approach, direct reprogramming has emerged to efficiently generate endothelial cells (ECs), which can promote neovascularization and vascular regeneration. This review provides recent updates on the direct endothelial reprogramming. In general, directly reprogrammed ECs can be generated by two approaches: one by transitioning through a plastic intermediate state and the other in a one-step transition without any intermediate states toward pluripotency. Moreover, the methods to deliver reprogramming factors and chemicals for the fate conversion are highlighted. Next, the therapeutic effects of the directly reprogrammed ECs on animal models are reviewed in detail. Other applications using directly reprogrammed ECs, such as tissue engineering and disease modeling, are also discussed. Lastly, the remaining questions and foremost challenges are addressed.
Direct conversion by trans-differentiation is of growing interest in cell therapy for incurable diseases. The efficiency of cell reprogramming and functionality of converted cells are important considerations in cell transplantation therapy. Here, we compared two representative protocols for the generation of induced-oligodendrocyte progenitor cells (iOPCs) from mouse and rat fibroblasts. Then, we showed that induction of Nkx6.2, Olig2, and Sox10 (NOS) was more effective in mouse fibroblasts and that induction of Olig2, Sox10, and Zfp536 (OSZ) was more effective at reprogramming iOPCs from rat fibroblasts. However, OSZ-iOPCs did not show greater proliferation than NOS-induced cells. Because the efficiency of iOPCs generation appears to differ between cell species depending on transcription factors and culture conditions, it is important to select appropriate methods for efficient reprogramming.
Gary Stanley Fernandes;Rishabh Deo Singh;Debojyoti De;Kyeong Kyu Kim
International Journal of Stem Cells
/
v.16
no.2
/
pp.156-167
/
2023
Background and Objectives: Cellular reprogramming in regenerative medicine holds great promise for treating patients with neurological disorders. In this regard, small molecule-mediated cellular conversion has attracted special attention because of its ease of reproducibility, applicability, and fewer safety concerns. However, currently available protocols for the direct conversion of somatic cells to neurons are limited in clinical application due of their complex nature, lengthy process, and low conversion efficiency. Methods and Results: Here, we report a new protocol involving chemical-based direct conversion of human fibroblasts (HF) to matured neuron-like cells with a short duration and high conversion efficiency using temporal and strategic dual epigenetic regulation. In this protocol, epigenetic modulation by inhibition of histone deacetylase and bromodomain enabled to overcome "recalcitrant" nature of adult fibroblasts and shorten the duration of neuronal reprogramming. We further observed that an extended epigenetic regulation is necessary to maintain the induced neuronal program to generate a homogenous population of neuron-like cells. Conclusions: Therefore, our study provides a new protocol to produce neurons-like cells and highlights the need of proper epigenetic resetting to establish and maintain neuronal program in HF.
Although nuclear transfer (NT) techniques are used to clone animals, its efficiency is very low. Moreover, nuclear transfer has resulted in offspring with severe developmental problems, probably due to incomplete nuclear reprogramming. Nuclear reprogramming is characterized by functional modification of the transferred nucleus to allow it to direct normal embryo development with the potential to grow to term. Although the nature of the reprogramming factor(s) in mammals is not clear, various nuclear as well as cytoplasmic components are involved in the processes. In this article we review recent data on factors involved in the nuclear reprogramming of cloned embryos.
Sang Hui Yong;Sang-Mi Kim;Gyeong Woon Kong;Seung Hwan Ko;Eun-Hye Lee;Yohan Oh;Chang-Hwan Park
BMB Reports
/
v.57
no.8
/
pp.363-368
/
2024
Parkinson's disease (PD), characterized by dopaminergic neuron degeneration in the substantia nigra, is caused by various genetic and environmental factors. Current treatment methods are medication and surgery; however, a primary therapy has not yet been proposed. In this study, we aimed to develop a new treatment for PD that induces direct reprogramming of dopaminergic neurons (iDAN). Achaete-scute family bHLH transcription factor 1 (ASCL1) is a primary factor that initiates and regulates central nervous system development and induces neurogenesis. In addition, it interacts with BRN2 and MYT1L, which are crucial transcription factors for the direct conversion of fibroblasts into neurons. Overexpression of ASCL1 along with the transcription factors NURR1 and LMX1A can directly reprogram iDANs. Using a retrovirus, GFP-tagged ASCL1 was overexpressed in astrocytes. One week of culture in iDAN convertsion medium reprogrammed the astrocytes into iDANs. After 7 days of differentiation, TH+/TUJ1+ cells emerged. After 2 weeks, the number of mature TH+/TUJ1+ dopaminergic neurons increased. Only ventral midbrain (VM) astrocytes exhibited these results, not cortical astrocytes. Thus, VM astrocytes can undergo direct iDAN reprogramming with ASCL1 alone, in the absence of transcription factors that stimulate dopaminergic neurons development.
Cardiovascular disease (CVD) is the leading causes of morbidity and death globally. In particular, a heart failure remains a major problem that contributes to global mortality. Considerable advancements have been made in conventional pharmacological therapies and coronary intervention surgery for cardiac disorder treatment. However, more than 15% of patients continuously progress to end-stage heart failure and eventually require heart transplantation. Over the past year, numerous numbers of protocols to generate cardiomyocytes (CMCs) from human pluripotent stem cells (hPSCs) have been developed and applied in clinical settings. Number of studies have described the therapeutic effects of hPSCs in animal models and revealed the underlying repair mechanisms of cardiac regeneration. In addition, biomedical engineering technologies have improved the therapeutic potential of hPSC-derived CMCs in vivo. Recently substantial progress has been made in driving the direct differentiation of somatic cells into mature CMCs, wherein an intermediate cellular reprogramming stage can be bypassed. This review provides information on the role of hPSCs in cardiac regeneration and discusses the practical applications of hPSC-derived CMCs; furthermore, it outlines the relevance of directly reprogrammed CMCs in regenerative medicine.
Direct reprogramming, also known as a trans-differentiation, is a technique to allow mature cells to be converted into other types of cells without inducing a pluripotent stage. It has been suggested as a major strategy to acquire the desired type of cells in cell-based therapies to repair damaged tissues. Studies related to switching the fate of cells through epigenetic modification have been progressing and they can bypass safety issues raised by the virus-based transfection methods. In this study, a protocol was established to directly convert fully differentiated fibroblasts into diverse mesenchymal-lineage cells, such as osteoblasts, adipocytes, chondrocytes, and ectodermal cells, including neurons, by means of DNA demethylation, immediately followed by culturing in various differentiating media. First, 24 h exposure of 5-azacytidine (5-aza-CN), a well-characterized DNA methyl transferase inhibitor, to NIH-3T3 murine fibroblast cells induced the expression of stem-cell markers, that is, increasing cell plasticity. Next, 5-aza-CN treated fibroblasts were cultured in osteogenic, adipogenic, chondrogenic, and neurogenic media with or without bone morphogenetic protein 2 for a designated period. Differentiation of each desired type of cell was verified by quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction/western blot assays for appropriate marker expression and by various staining methods, such as alkaline phosphatase/alizarin red S/oil red O/alcian blue. These proposed procedures allowed easier acquisition of the desired cells without any transgenic modification, using direct reprogramming technology, and thus may help make it more available in the clinical fields of regenerative medicine.
Seo, Ji-Hye;Jang, Si Won;Jeon, Young-Joo;Eun, So Young;Hong, Yean Ju;Do, Jeong Tae;Chae, Jung-il;Choi, Hyun Woo
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.32
no.10
/
pp.1245-1252
/
2022
Induced pluripotent stem cells (iPSCs) can be generated from somatic cells using Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc (OSKM). Small molecules can enhance reprogramming. Licochalcone D (LCD), a flavonoid compound present mainly in the roots of Glycyrrhiza inflata, acts on known signaling pathways involved in transcriptional activity and signal transduction, including the PGC1-α and MAPK families. In this study, we demonstrated that LCD improved reprogramming efficiency. LCD-treated iPSCs (LCD-iPSCs) expressed pluripotency-related genes Oct4, Sox2, Nanog, and Prdm14. Moreover, LCD-iPSCs differentiated into all three germ layers in vitro and formed chimeras. The mesenchymal-to-epithelial transition (MET) is critical for somatic cell reprogramming. We found that the expression levels of mesenchymal genes (Snail2 and Twist) decreased and those of epithelial genes (DSP, Cldn3, Crb3, and Ocln) dramatically increased in OR-MEF (OG2+/+/ROSA26+/+) cells treated with LCD for 3 days, indicating that MET effectively occurred in LCD-treated OR-MEF cells. Thus, LCD enhanced the generation of iPSCs from somatic cells by promoting MET at the early stages of reprogramming.
Embryonic stem cells have been a popular research topic in regenerative medicine owing to their pluripotency and applicability. However, due to the difficulty in harvesting them and their low yield efficiency, advanced cell reprogramming technology has been introduced as an alternative. Dental stem cells have entered the spotlight due to their regenerative potential and their ability to be obtained from biological waste generated after dental treatment. Cell reprogramming, a process of reverting mature somatic cells into stem cells, and transdifferentiation, a direct conversion between different cell types without induction of a pluripotent state, have helped overcome the shortcomings of stem cells and raised interest in their regenerative potential. Furthermore, the potential of these cells to return to their original cell types due to their epigenetic memory has reinforced the need to control the epigenetic background for successful management of cellular differentiation. Herein, we discuss all available sources of dental stem cells, the procedures used to obtain these cells, and their ability to differentiate into the desired cells. We also introduce the concepts of cell reprogramming and transdifferentiation in terms of genetics and epigenetics, including DNA methylation, histone modification, and non-coding RNA. Finally, we discuss a novel therapeutic avenue for using dental-derived cells as stem cells, and explain cell reprogramming and transdifferentiation, which are used in regenerative medicine and tissue engineering.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.