• Biomolecules & Therapeutics
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• 제27권1호
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• pp.78-84
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• 2019

Cell therapeutic agents for treating degenerative brain diseases using neural stem cells are actively being developed. However, few systems have been developed to monitor in real time whether the transplanted neural stem cells are actually differentiated into neurons. Therefore, it is necessary to develop a technology capable of specifically monitoring neuronal differentiation in vivo. In this study, we established a system that expresses cell membrane-targeting red fluorescent protein under control of the Synapsin promoter in order to specifically monitor differentiation from neural stem cells into neurons. In order to overcome the weak expression level of the tissue-specific promoter system, the partial 5' UTR sequence of Creb was added for efficient expression of the cell surface-specific antigen. This system was able to track functional neuronal differentiation of neural stem cells transplanted in vivo, which will help improve stem cell therapies.

• BMB Reports
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• 제54권3호
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• pp.157-163
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• 2021

The transient interactions between cellular components, particularly on membrane surfaces, are critical in the proper function of many biochemical reactions. For example, many signaling pathways involve dimerization, oligomerization, or other types of clustering of signaling proteins as a key step in the signaling cascade. However, it is often experimentally challenging to directly observe and characterize the molecular mechanisms such interactions-the greatest difficulty lies in the fact that living cells have an unknown number of background processes that may or may not participate in the molecular process of interest, and as a consequence, it is usually impossible to definitively correlate an observation to a well-defined cellular mechanism. One of the experimental methods that can quantitatively capture these interactions is through membrane reconstitution, whereby a lipid bilayer is fabricated to mimic the membrane environment, and the biological components of interest are systematically introduced, without unknown background processes. This configuration allows the extensive use of fluorescence techniques, particularly fluorescence fluctuation spectroscopy and single-molecule fluorescence microscopy. In this review, we describe how the equilibrium diffusion of two proteins, K-Ras4B and the PH domain of Bruton's tyrosine kinase (Btk), on fluid lipid membranes can be used to determine the kinetics of homodimerization reactions.

• 한국물환경학회지
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• 제38권1호
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• pp.31-42
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• 2022

Dissolved organic matter (DOM), which changes according to various factors, is ubiquitously present from natural environments to engineered treatment systems. Only limited information is available regarding the environmental functions of DOM after bulk analyses are only applied for characterization. In this paper, latest DOM analytical techniques are briefly introduced, which include fluorescence excitation-emission matrix with parallel factor analysis (EEM-PARAFAC), size-exclusion chromatography with an organic carbon detector (SEC-OCD), carbon/nitrogen stable-isotope ratio, and Fourier transform-ion cyclotron resonance-mass spectroscopy (FT-ICR-MS). Recent examples of using advanced analyses to interpret the phenomena associated with DOM occurring in natural and engineered systems are presented here. Through EEM-PARAFAC, different components like protein-like, fulvic-like, and humic-like can be identified and tracked individually through the investigated systems. SEC-OCD allows researchers to quantify different size fractions. FT-ICR-MS provides thousands of molecular formulas present in bulk DOM samples. Lastly, carbon/nitrogen stable-isotope ratio offers reasonable tools for tracking the sources in environments. We also discuss the advantages and weakness of the above-mentioned characterizing tools. Specifically, they focus on single environmental factors (different sourced-DOM and interaction of sediment-pore water) or simple changes after individual treatment processes. Through collaboration with the advanced techniques later, they help the researchers to better understand environmental behaviors in aquatic systems and serve as essential tools for addressing various pending problems associated with DOM.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제30권2호
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• pp.170-178
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• 2022

The airway epithelium is equipped with the ability to resist respiratory disease development and airway damage, including the migration of airway epithelial cells and the activation of TLR3, which recognizes double-stranded (ds) RNA. Primary cilia on airway epithelial cells are involved in the cell cycle and cell differentiation and repair. In this study, we used Beas-2B human bronchial epithelial cells to investigate the effects of the TLR3 agonist polyinosinic:polycytidylic acid [Poly(I:C)] on airway cell migration and primary cilia (PC) formation. PC formation increased in cells incubated under serum deprivation. Migration was faster in Beas-2B cells pretreated with Poly(I:C) than in control cells, as judged by a wound healing assay, single-cell path tracking, and a Transwell migration assay. No changes in cell migration were observed when the cells were incubated in conditioned medium from Poly(I:C)-treated cells. PC formation was enhanced by Poly(I:C) treatment, but was reduced when the cells were exposed to the ciliogenesis inhibitor ciliobrevin A (CilioA). The inhibition of Beas-2B cell migration by CilioA was also assessed and a slight decrease in ciliogenesis was detected in SARS-CoV-2 spike protein (SP)-treated Beas-2B cells overexpressing ACE2 compared to control cells. Cell migration was decreased by SP but restored by Poly(I:C) treatment. Taken together, our results demonstrate that impaired migration by SP-treated cells can be attenuated by Poly(I:C) treatment, thus increasing airway cell migration through the regulation of ciliogenesis.

• 대한핵의학회지
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• 제38권4호
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• pp.294-299
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• 2004

목적 : 현재 생체 내로 이식된 세포를 추적하는데 여러 가지 리포터 유전자들이 이용되고 있다. 이 연구에서는 사람 나트륨 옥소 공동 수송체 (hNIS)와 도파민 2 수용체($D_2R$)를 이중 리포터 유전자로 사용하여 각각을 비교하였다. 대상 및 방법: hNIS와 $D_2R$의 발현이 동시에 이루어지도록 하기 위해서 IRES (Internal ribosome entry site)로 연결된 재조합 플라스미드(pIRES-hNIS/D_2R)를 제조하였다. $pIRES-hNIS/D_2R$를 사람의 간암세포주인 SK-Hep1에 lipofactamine을 이용하여 형질을 도입시킨 후, 항생제(G418)를 농도별로 처리하여 2주간 선별하였다(HEP-ND). hNIS와 $D_2R$발현 유무와 발현 정도를 알아보기 위하여 각 유전자에 특이적인 프라이머를 이용하여 RT-PCR을 수행하였다. 각 형질 도입세포군에서, hNIS의 활성은 $^{125}I$ 섭취율을 이용하여 측정하고 $D_2R$의 활성은 $[^3H]spiperone$을 리간드로 이용하여 수용체 결합 정도를 측정하였다. 결과: 선별된 HEP-ND세포에서 hNIS와 $D_2R$의 발현을 RT-PCR로 확인하였을 때 IRES로 연결된 hNIS와 $D_2R$의 발현 정도는 서로 비슷하였다. HEP-ND세포의 $^{125}I$ 섭취율은 대조군인 SK-Hep1세포에 배해 30-40배 증가되었고, $KClO_4$에 의해 $^{125}I$ 섭취가 저해되었다. $D_2R$의 발현 정도를 측정할 수 있는 수용체 결합 분석법을 통해G418 농도별로 나눈 두 종류의 세포주에서, $[^3H]spiperone$을 이용한 해리상수 ($K_d$)와 최대결합 부위농도 ($B_{max}$)는 각각 2.92 nM, 745.25 fmol/mg protein과 8.91nM, 1323 fmole/mg protein이었다. hNIS와 $D_2R$발현의 상관관계에서는 높은 상관관계를 나타내었다. 결론: 이 연구에서 hNIS와 $D_2R$가 이입된 세포주에서 이중 유전자, 감마 영상 리포터 시스템을 개발하였으며, $D_2R$와 HNIS 유전자를 이중 핵 영상 시스템으로서 서로 상호보완적으로 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제16권1호
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• pp.47-54
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• 2012

목적: 백서 중간엽 줄기세포에 페리틴 유전자를 형질 도입시켜 생물학적 특성의 변화 유무를 평가하고, 자기공명영상에서 신호강도의 차이를 확인해보고자 하였다. 대상과 방법: 백서 중간엽 줄기세포에 렌티바이러스를 이용하여 사람유래 재조합 페리틴과 녹색형광단백질 유전자의 과발현을 유도하였다. 페리틴 유전자가 발현된 백서 중간엽 줄기세포의 증식성과 생존능을 분석하기 위해 MTT 어세이를 수행하였으며, 유세포 분석을 수행하여 중간엽 줄기세포의 표면 마커 발현을 평가하고, 세포 내 철 함량을 측정하고 프러시안 블루 염색을 시행하여 철 축적능력을 분석하였다. 세포 팬텀을 이용하여 9.4 T 자기공영영상 기기를 이용하여 검출가능성을 평가하였다. 결과: 페리틴과 녹색형광 유전자는 백서 중간엽 줄기세포에서 안정적으로 발현되었다. 페리틴 유전자의 과발현으로 인해 백서 중간엽 줄기세포의 생물학적 특성 (증식능력, 생존능, 표면마커)은 영향을 받지 않았다. 페리틴을 발현하는 중간엽 줄기세포에서 철의 축적능력이 증가된 것이 확인되었고, T2 이완 시간은 유의하게 감소하였다. 결론: 줄기세포 치료 연구에서 자기공명 리포터 유전자 페리틴은 자기공명영상법을 이용하여 중간엽 줄기세포를 비침습적으로 가시화 할 수 있고 이를 이용하여 생체추적이 가능할 것으로 기대된다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제42권5호
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• pp.394-400
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• 2008

목적: 줄기 세포에서 렌티바이러스와 아데노바이러스를 이용해 유전자를 전달하였을 때 유전자 발현 정도를 정량적으로 비교하는 연구는 보고되지 않았다. 저자들은 쥐의 중간엽줄기세포(이하 rMSC)에 사람 나트륨/옥소 공동수송체 (이하 hNIS) 유전자를 렌티바이러스와 아데노바이러스를 통하여 전달하고 발현 정도를 정량적으로 비교해 보았다. 대상 및 방법: hNIS를 발현하는 rMSE (lenti-hNIS-rMSC)의 생산은 hNIS유전자를 렌티바이러스 벡터인 pLenti/UbC/V5-DEST (Invitrogen)에 클로닝하여 pLenti-hNIS를 얻은 후 rMSC에 감염시켜서 3주간 blasticidin으로 선별하였다. hNIS를 발현하는 재조합 아데노바이러스(Rad-hNIS)는 homologous recombination 방법에 의하여 생산하였으며 Rad-hNIS의 rMSC에 대한 transduction efficiency는 Rad-GFP를 사용하여 MOI 1, 5, 20, 고리고 100에서 평가하였고 그 결과는 각각 $19.1{\pm}4.7%$, $54.0{\pm}6.4%$, $85.7{\pm}8.7%$, 그리고 $98.4{\pm}1.3%$이었다. 두 바이러스 전달 시스템에서 hNIS의 발현정도를 ummunocytochemistry, western blot 그리고 방사성옥소 섭취실험을 통해 평가하였다. 결과: Immunocytochemistry와 western blot으로 hNIS 단백질의 양을 비교하였을 때 lenti-hNIS-rMSC에서 발현하는 hNIS 단백질의 양은 Rad-hNIS를 rMSC에 MOI 20으로 감염시킨 경우보다는 많았으나 MOI 50 보다는 작았다. 그러나 방사성옥소 섭취실험에서 lenti-hNIS-rMSC ($29,704{\pm}6,659\;picomole/10^6\;cells$)는 MOI 100의 Rad-hNIS를 rMSE에 감염시킨 경우($6,168{\pm}2,134\;picomole/10^6\;cells)$ 보다도 높은 섭취율을 보였다. 결론: 렌티바이러스를 통하여 hNIS를 rMSC에서 발현하도록 했을 때 아데노바이러스를 전달 벡터로 사용한 경우에 비하여 단백질 발현 양은 상대적으로 적었으나 hNIS의 기능은 더 우수하였다. hNIS를 리포터 유전자로 사용한 줄기세포추적은 벡터에 따른 유전자 발현효율의 차이를 고려하고 시행되어야 할 것으로 생각한다.