• BMB Reports
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• 제57권8호
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• pp.352-362
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• 2024

Hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) remains an indispensable therapeutic strategy for various hematological diseases. This review discusses the pivotal role of bone marrow (BM) niches in influencing the efficacy of HSCT and evaluates the current animal models, emphasizing their limitations and the need for alternative models. Traditional animal models, mainly murine xenograft, have provided significant insights, but due to species-specific differences, are often constrained from accurately mimicking human physiological responses. These limitations highlight the importance of developing alternative models that can more realistically replicate human hematopoiesis. Emerging models that include BM organoids and BM-on-a-chip microfluidic systems promise enhanced understanding of HSCT dynamics. These models aim to provide more accurate simulations of the human BM microenvironment, potentially leading to improved preclinical assessments and therapeutic outcomes. This review highlights the complexities of the BM niche, discusses the limitations of current models, and suggests directions for future research using advanced model systems.

• BMB Reports
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• 제48권8호
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• pp.427-428
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• 2015

Despite high interests on microenvironmental regulation of leukemic cells, little is known for bone marrow (BM) niche in leukemia patients. Our recent study on BMs of acute myeloid leukemia (AML) patients showed that the mesenchymal stromal cells (MSCs) are altered during leukemic conditions in a clinical course-dependent manner. Leukemic blasts caused reprogramming of transcriptomes in MSCs and remodeling of niche cross-talk, selectively suppressing normal primitive hematopoietic cells while supporting leukemogenesis and chemo-resistance. Notably, differences in BM stromal remodeling were correlated to heterogeneity in subsequent clinical courses of AML, i.e., low numbers of mesenchymal progenitors at initial diagnosis were correlated to complete remission for 5-8 years, and high contents of mesenchymal progenitor or MSCs correlated to early or late relapse, respectively. Thus, stromal remodeling by leukemic cell is an intrinsic part of leukemogenesis that can contribute to the clonal dominance of leukemic cells over normal hematopoietic cells, and can serve as a biomarker for prediction of prognosis. [BMB Reports 2015; 48(8): 427-428]

• 생명과학회지
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• 제32권6호
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• pp.468-475
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• 2022

줄기세포와 전구세포 사이의 기능 분석은 여러 조직 특히 혈액에서 잘 확립되어 있다. 특히 조혈줄기세포는 골수 니쉬에서 자가재생능 및 재구성능을 가지고 있으며, 골수 내 기질세포는 조직 기능 조절에 큰 영향을 미친다. 최근 연구에서는 포유동물 줄기세포의 기능은 니쉬 세포 내에서 실험적으로 처음 증명되었고, 특히 미세환경에 의해 종양발생이 가능하다는 증거를 나타내고 있다. 고대에서부터 뼈와 피의 관계는 생체 내 필수불가결인 관계로 진화 과정을 거쳐 포유류의 줄기세포에 대해 최초로 제안되었고, 실험적으로 증명된 니쉬세포를 포함한 미세환경과의 복잡한 상호 관계를 규명하였다. 여러 골수 기질세포는 조혈줄기세포의 기능 조절을 하며, 일부의 기능장애는 골수 이형성 및 백혈병을 유발할 수 있다. 현재까지 여러 기질세포에 대한 맵핑이 되지 않아 현재 많은 연구자들이 단일 분자 수준에서 개개의 기질세포 유형을 파악하는 데이터가 필요하다고 주장하고 있으며 이를 바탕으로 골수 내 조혈줄기세포의 특정 기능을 파악할 수 있다고 볼 수 있다. 따라서 본 총설을 통해 조혈줄기세포 및 미세환경에 대한 이전 연구들의 흥미로운 문제를 논의하고, 조혈줄기세포와 골수 니쉬에 대한 현재 및 새로운 개념을 요약하고자 한다.

• BMB Reports
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• 제56권9호
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• pp.482-487
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• 2023

Hematopoiesis is regulated by crosstalk between long-term repopulating hematopoietic stem cells (LT-HSCs) and supporting niche cells in the bone marrow (BM). Here, we describe the role of KAI1, which is mainly expressed on LT-HSCs and rarely on other hematopoietic stem-progenitor cells (HSPCs), in niche-mediated LT-HSC maintenance. KAI1 activates TGF-β1/Smad3 signal in LT-HSCs, leading to the induction of CDK inhibitors and inhibition of the cell cycle. The KAI1-binding partner DARC is expressed on macrophages and stabilizes KAI1 on LT-HSCs, promoting their quiescence. Conversely, when DARC+ BM macrophages were absent, the level of surface KAI1 on LT-HSCs decreases, leading to cell-cycle entry, proliferation, and differentiation. Thus, KAI1 acts as a functional surface marker of LT-HSCs that regulates dormancy through interaction with DARC-expressing macrophages in the BM stem cell niche. Recently, we showed very special and rare macrophages expressing α-SMA+ COX2+ & DARC+ induce not only dormancy of LT-HSC through interaction of KAI1-DARC but also protect HSCs by down-regulating ROS through COX2 signaling. In the near future, the strategy to combine KAI1-positive LT-HSCs and α-SMA/Cox2/DARC triple-positive macrophages will improve the efficacy of stem cell transplantation after the ablative chemo-therapy for hematological disorders including leukemia.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제9권1호
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• pp.43-48
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• 2005

조혈세포의 주요 서식지가 되는 골수기질세포는 줄기세포의 운영을 결정하는 다양한 인자들을 제공한다. 방사선 요법은 항암치료법으로 널리 활용되고 있으나, 조혈세포의 파괴로 인한 부작용이 심각한 문제로서 조혈세포에 의한 혈액 세포가 빠른 시간 내에 회복되는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 방사선을 조사했을 때의 줄기세포 서식지를 구성하는 세포인 골수기질세포에서 발현되는 유전자를 탐색하여 그 기능과 조절 및 혈액 형성을 이해하는 기초를 마련하고자 하였다. 방법론적으로는 polymerase chain reaction(PCR) 및 agarose 전기영동 방법을 활용한 differential display를 활용하였으며, 결과로서 여러 후보 유전자가 선별되었으나, plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1) 유전자만이 감마선에 의해 유도됨이 반복 확인되었다. PAI-1 유전자 유도의 의미는 향후에 더 연구해야 할 것이다.

• Molecules and Cells
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• 제45권3호
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• pp.101-108
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• 2022

Drosophila melanogaster lymph gland, the primary site of hematopoiesis, contains myeloid-like progenitor cells that differentiate into functional hemocytes in the circulation of pupae and adults. Fly hemocytes are dynamic and plastic, and they play diverse roles in the innate immune response and wound healing. Various hematopoietic regulators in the lymph gland ensure the developmental and functional balance between progenitors and mature blood cells. In addition, systemic factors, such as nutrient availability and sensory inputs, integrate environmental variabilities to synchronize the blood development in the lymph gland with larval growth, physiology, and immunity. This review examines the intrinsic and extrinsic factors determining the progenitor states during hemocyte development in the lymph gland and provides new insights for further studies that may extend the frontier of our collective knowledge on hematopoiesis and innate immunity.

• 생명과학회지
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• 제31권9호
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• pp.856-861
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• 2021

CD82/KAI1은 분자촉진제로서 암 전이억제자로 역할이 잘 알려져 있으나, 최근 줄기 전구 세포와 혈관 신생, 근육에서 다양한 역할들이 밝혀지고 있다. 이에 본 연구진은 최근에 보고된 CD82의 다양한 기능과 역할에 관하여 총설 하고자 한다. CD82는 4개의 막 통과 도메인을 가진 테트라스파닌의 한 종류로 암의 전이 과정에 관여하는 세포접착분자들과의 상호작용을 통하여 암세포의 이동 능력을 저해한다. 암 전이 억제자로의 기능 외에도 줄기세포 니쉬에서도 그 역할이 밝혀졌다. 골수에서 분화재생능력이 뛰어난 최상위 조혈모세포(LT-HSC)에서 CD82가 발현되며, DARC와의 상호결합으로 줄기세포의 휴면을 유도한다. 줄기세포의 휴면 조절 외에도, CD82는 Rac1 활성 조절을 통해 조혈모세포의 골수로의 귀환 및 생착에도 역할을 한다. 또한, CD82는 근육 줄기 세포의 분화능을 유지시키며, 혈관 내피세포에서 세포 접착 분자와 IL-6, VEGF와 같은 사이토카인의 발현을 저해하여 혈관 신생을 억제한다. CD82는 다양한 조직 및 줄기-전구 세포에서 계급을 구별할 수 있는 핵심 세포막 표면 단백질이며, 세포 자원의 증폭 및 검증에 있어 중요하다. 다양한 기관과 세포에서 CD82의 역할과 추가적인 연구들이 줄기세포치료의 임상적 적용에 있어 큰 도움이 되기를 기대한다.