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.
Hanna Lee;Ok-Yi Jeong;Hee Jin Park;Sung-Lim Lee;Eun-yeong Bok;Mingyo Kim;Young Sun Suh;Yun-Hong Cheon;Hyun-Ok Kim;Suhee Kim;Sung Hak Chun;Jung Min Park;Young Jin Lee;Sang-Il Lee
IMMUNE NETWORK
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v.23
no.6
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pp.45.1-45.22
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2023
Interstitial lung disease (ILD) involves persistent inflammation and fibrosis, leading to respiratory failure and even death. Adult tissue-derived mesenchymal stem cells (MSCs) show potential in ILD therapeutics but obtaining an adequate quantity of cells for drug application is difficult. Daewoong Pharmaceutical's MSCs (DW-MSCs) derived from embryonic stem cells sustain a high proliferative capacity following long-term culture and expansion. The aim of this study was to investigate the therapeutic potential of DW-MSCs in experimental mouse models of ILD. DW-MSCs were expanded up to 12 passages for in vivo application in bleomycin-induced pulmonary fibrosis and collagen-induced connective tissue disease-ILD mouse models. We assessed lung inflammation and fibrosis, lung tissue immune cells, fibrosis-related gene/protein expression, apoptosis and mitochondrial function of alveolar epithelial cells, and mitochondrial transfer ability. Intravenous administration of DWMSCs consistently improved lung fibrosis and reduced inflammatory and fibrotic markers expression in both models across various disease stages. The therapeutic effect of DW-MSCs was comparable to that following daily oral administration of nintedanib or pirfenidone. Mechanistically, DW-MSCs exhibited immunomodulatory effects by reducing the number of B cells during the early phase and increasing the ratio of Tregs to Th17 cells during the late phase of bleomycin-induced pulmonary fibrosis. Furthermore, DW-MSCs exhibited anti-apoptotic effects, increased cell viability, and improved mitochondrial respiration in alveolar epithelial cells by transferring their mitochondria to alveolar epithelial cells. Our findings indicate the strong potential of DW-MSCs in the treatment of ILD owing to their high efficacy and immunomodulatory and anti-apoptotic effects.
Hyun Sung Park;Mi-Kyung Oh;Joong Won Lee;Dong-Hoon Chae;Hansol Joo;Ji Yeon Kang;Hye Bin An;Aaron Yu;Jae Han Park;Hee Min Yoo;Hyun Jun Jung;Uimook Choi;Ji-Won Jung;In-Sook Kim;Il-Hoan Oh;Kyung-Rok Yu
International Journal of Stem Cells
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v.15
no.2
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pp.203-216
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2022
Background and Objectives: Epidemiological investigations have shown positive correlations between increased diesel exhaust particles (DEP) in ambient air and adverse health outcomes. DEP are the major constituent of particulate atmospheric pollution and have been shown to induce proinflammatory responses both in the lung and systemically. Here, we report the effects of DEP exposure on the properties of human Wharton's jelly-derived mesenchymal stem cells (WJ-MSCs), including stemness, regeneration, and immunomodulation. Methods and Results: Non-apoptotic concentrations of DEP (10 ㎍/ml) inhibited the migration and osteogenic differentiation capacity of WJ-MSCs. Gene expression profiling showed that DEP increased intracellular reactive oxygen species (ROS) and expression of pro-inflammatory and metabolic-process-related genes including cFos. Furthermore, WJ-MSCs cultured with DEP showed impaired suppression of T cell proliferation that was reversed by inhibition of ROS or knockdown of cFos. ERK inhibition assay revealed that DEP-induced ROS regulated cFos through activation of ERK but not NF-κB signaling. Overall, low concentrations of DEP (10 ㎍/ml) significantly suppressed the stemness and immunomodulatory properties of WJ-MSCs through ROS/ERK/cFos signaling pathways. Furthermore, WJ-MSCs cultured with DEP impaired the therapeutic effect of WJ-MSCs in experimental colitis mice, but was partly reversed by inhibition of ROS. Conclusions: Taken together, these results indicate that exposure to DEP enhances the expression of pro-inflammatory cytokines and immune responses through a mechanism involving the ROS/ERK/cFos pathway in WJ-MSCs, and that DEP-induced ROS damage impairs the therapeutic effect of WJ-MSCs in colitis. Our results suggest that modulation of ROS/ERK/cFos signaling pathways in WJ-MSCs might be a novel therapeutic strategy for DEP-induced diseases.
Nucleotide-binding oligomerization domain 1 (NOD1), a cytosolic pattern recognition receptor protein, plays a crucial role in innate immune responses. However, the functional expression of NOD1 in mesenchymal stem cells (MSCs) derived from endometriosis remains unclear. The aim of this study was to explore the functions of NOD1 in ectopic endometrial lesions. Tissues and MSCs were isolated from both normal endometrium and endometriosis. Immunohistochemistry and real time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) were used to determine the expression of NOD1 in the tissues/MSCs. Quantification of various cytokines was performed using RT-qPCR and enzyme-linked immunosorbent assay. To confirm the proliferation, invasion/migration, and apoptotic viabilities of the samples, Cell Counting Kit-8, clonogenic formation, transwell assays, and apoptotic experiments were conducted. Higher levels of NOD1 expression were detected in the ectopic-MSCs obtained from endometriosis compared to those from the endometrium. The expression of interleukin-8 was higher in the ectopic-MSCs than in the eutopic-MSCs. Pretreatment with NOD1 agonist significantly enhanced the proliferation and invasion/migration of eutopic-MSCs. Additionally, the NOD1 inhibitor ML-130 significantly reduced the proliferation, clone formation, invasion, and migration abilities of the ectopic-MSCs, having no effect on their apoptosis capacity. Our findings suggest that the expression of NOD1 in ectopic-MSCs may contribute to the progression of ectopic endometrial lesions.
Gaucher disease (GD) is an autosomal recessive lysosomal storage disorder caused by mutations in the glucocerebrosidase gene (GBA), which encodes the lysosomal enzyme glucosylceramidase (GCase). Deficiency in GCase leads to characteristic visceral pathology and lethal neurological manifestations in some patients. Investigations into neurogenesis have suggested that neurodegenerative disorders, such as GD, could be overcome or at least ameliorated by the generation of new neurons. Bone marrowderived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) are potential candidates for use in the treatment of neurodegenerative disorders because of their ability to promote neurogenesis. Our objective was to examine the mechanism of neurogenesis by BM-MSCs in GD. We found that neural stem cells (NSCs) derived from a neuronopathic GD model exhibited decreased ability for self-renewal and neuronal differentiation. Co-culture of GBA-deficient NSCs with BM-MSCs resulted in an enhanced capacity for self-renewal, and an increased ability for differentiation into neurons or oligodendrocytes. Enhanced proliferation and neuronal differentiation of GBA-deficient NSCs was associated with elevated release of macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) from BM-MSCs. Our findings suggest that soluble M-CSF derived from BM-MSCs can modulate GBA-deficient NSCs, resulting in their improved proliferation and neuronal differentiation.
Life expectancy has dramatically increased around the world over the last few decades, and staying healthier longer, without chronic disease, has become an important issue. Although understanding aging is a grand challenge, our understanding of the mechanisms underlying the degeneration of cell and tissue functions with age and its contribution to chronic disease has greatly advanced during the past decade. As our immune system alters with aging, abnormal activation of immune cells leads to imbalance of innate and adaptive immunity and develops a persistent and mild systemic inflammation, inflammaging. With their unique therapeutic properties, such as immunomodulation and tissue regeneration, mesenchymal stem cells (MSCs) have been considered to be a promising source for treating autoimmune disease or as anti-aging therapy. Although direct evidence of the role of MSCs in inflammaging has not been thoroughly studied, features reported in senescent MSCs or the aging process of MSCs are associated with inflammaging; MSC niche-driven skewing of hematopoiesis toward the myeloid lineage or oncogenesis, production of pro-inflammatory cytokines, and weakening their modulative property on macrophage polarization, which plays a central role on inflammaging development. This review explores the role of senescent MSCs as an important regulator for onset and progression of inflammaging and as an effective target for anti-aging strategies.
Kim, Jong-Chul;Kim, Hong-Sung;Lee, Yeon-Kyung;Kim, Jung-Seok;Park, Sang-Il;Jung, Hwa-Yeon;Park, Yong-Serk
Biomedical Science Letters
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v.15
no.4
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pp.265-272
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2009
Recently, mesenchymal stem cells (MSCs) began to be utilized as a vehicle for ex vivo gene therapy based on their plasticity. Effective and safe transfection of therapeutic genes is a critical step for genetic modification of MSCs. Therefore, optimization of in vitro gene delivery into MSCs is essential to provide genetically modified stem cells. In this study, various cationic liposomes, O,O'-dimyristyl-N-lysyl aspartate (DMKD), DMKD/cholesterol, O,O'-dimyristyl-N-lysyl glutamate (DMKE), DMKE/cholesterol, and N-[1-(2,3-dioleoyloxy)]-N,N,N-trimethylammonium propane methyl sulfate (DOTAP)/cholesterol, were mixed with plasmid DNA encoding luciferase (pAAV-CMV-Luc) at varied ratios, and then used for transfection to MSCs under varied conditions. The MSCs were also transfected by electroporation under varied conditions, such as voltage, pulse length, and pulse interval. According to the experimental results, electroporation-mediated transfection was more efficient than cationic liposome-mediated transfection. The best MSC transfection was induced by electroporation 3 times pulses for 2 ms at 200 V with 10 seconds of a pulse interval.
Mo, Won Min;Kwon, Yang Woo;Jang, Il Ho;Choi, Eun Jung;Kwon, Sang Mo;Kim, Jae Ho
Biomolecules & Therapeutics
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v.25
no.4
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pp.354-361
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2017
Transcriptional co-activator with a PDZ-binding motif (TAZ) is an important factor in lysophosphatidic acid (LPA)-induced promotion of migration and proliferation of human mesenchymal stem cells (MSCs). The expression of TAZ significantly increased at 6 h after LPA treatment, and TAZ knockdown inhibited the LPA-induced migration and proliferation of MSCs. In addition, embryonic fibroblasts from TAZ knockout mice exhibited the reduction in LPA-induced migration and proliferation. The LPA1 receptor inhibitor Ki16425 blocked LPA responses in MSCs. Although TAZ knockdown or knockout did not reduce LPA-induced phosphorylation of ERK and AKT, the MEK inhibitor U0126 or the ROCK inhibitor Y27632 blocked LPA-induced TAZ expression along with the reduction in the proliferation and migration of MSCs. Our data suggest that TAZ is an important mediator of LPA signaling in MSCs in the downstream of MEK and ROCK signaling.
Nifosi, Gianfilippo;Nifosi, Lorenzo;Nifosi, Antonio Fabrizio
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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v.47
no.2
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pp.65-75
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2021
Medication-related osteonecrosis of the jaw (MRONJ) has recently associated to the increase in antiresorptive and anti-angiogenic drugs prescriptions in the treatment of oncologic and osteoporotic patients. The physiopathogenesis of MRONJ remains unclear and available treatments are unsatisfactory. Newer pharmacological treatments have shown good results, but are not curative and could have major side effects. At the same time as pharmacological treatments, mesenchymal stem cells (MSCs) have emerged as a promising therapeutic modality for tissue regeneration and repair. MSCs are multipotential non-hematopoietic progenitor cells capable to differentiating into multiple lineages of the mesenchyme. Bone marrow MSCs can differentiate into osteogenic cells and display immunological properties and secrete paracrine anti-inflammatory factors in damaged tissues. The immunomodulatory, reparative, and anti-inflammatory properties of bone marrow MSCs have been tested in a variety of animal models of MRONJ and applied in specific clinical settings. The aim of this review is to discuss critically the immunogenicity and immunomodulatory properties of MSCs, both in vitro and in vivo, the possible underlying mechanisms of their effects, and their potential clinical use as modulators of immune responses in MRONJ, and to identify clinical safety and recommendations for future research.
Stem cells can be applied usefully in basic research and clinical field due to their differentiation and self-renewal capacity. The aim of this study was to establish an effective novel therapeutic cellular source and create its molecular expression profile map to elucidate the possible therapeutic mechanism and signaling pathway. We successfully obtained a mesenchymal stem cell population from human embryonic stem cells (hESCs) cultured on chemically defined feeder-free conditions and treated with connective tissue growth factor (CTGF) and performed the expressive proteomic approach to elucidate the molecular basis. We further selected 12 differentially expressed proteins in CTGF-induced hESC-derived mesenchymal stem cells (C-hESC-MSCs), which were found to be involved in the metabolic process, immune response, cell signaling, and cell proliferation, as compared to bone marrow derived-MSCs(BM-MSCs). Moreover, these up-regulated proteins were potentially related to the Wnt/β-catenin pathway. These results suggest that C-hESC-MSCs are a highly proliferative cell population, which can interact with the Wnt/β-catenin signaling pathway; thus, due to the upregulated cell survival ability or downregulated apoptosis effects of C-hESC-MSCs, these can be used as an unlimited cellular source in the cell therapy field for a higher therapeutic potential. Overall, the study provided valuable insights into the molecular functioning of hESC derivatives as a valuable cellular source.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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