Kim, Woosuk;Kim, Ji Hyeon;Kong, Sun-Young;Park, Min-Hye;Sohn, Uy Dong;Kim, Hyun-Jung
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제17권1호
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pp.23-30
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2013
Neural stem cells (NSCs) have the ability to proliferate and differentiate into various types of cells that compose the nervous system. To study functions of genes in stem cell biology, genes or siRNAs need to be transfected. However, it is difficult to transfect ectopic genes into NSCs. Thus to identify the suitable method to achieve high transfection efficiency, we compared lipid transfection, electroporation, nucleofection and retroviral transduction. Among the methods that we tested, we found that nucleofection and retroviral transduction showed significantly increased transfection efficiency. In addition, with retroviral transduction of Ngn2 that is known to induce neurogenesis in various types of cells, we observed facilitated final cell division in rat NSCs. These data suggest that nucleofection and retroviral transduction provide high efficiency of gene delivery system to study functions of genes in rat NSCs.
Moonkyung, Kang;Ayoung, Song;Jiyoung, Kim;Se Hun, Kang;Sang-Jin, Lee;Yeon-Soo, Kim
BMB Reports
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제55권12호
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pp.615-620
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2022
The murine leukemia virus-based semi-retroviral replicating vectors (MuLV-based sRRV) had been developed to improve safety and transgene capacity for cancer gene therapy. However, despite the apparent advantages of the sRRV, improvements in the in vivo transduction efficiency are still required to deliver therapeutic genes efficiently for clinical use. In this study, we established a gibbon ape leukemia virus (GaLV) envelope-pseudotyped semi-replication-competent retrovirus vector system (spRRV) which is composed of two transcomplementing replication-defective retroviral vectors termed MuLV-Gag-Pol and GaLV-Env. We found that the spRRV shows considerable improvement in efficiencies of gene transfer and spreading in both human glioblastoma cells and pre-established human glioblastoma mouse model compared with an sRRV system. When treated with ganciclovir after intratumoral injection of each vector system into pre-established U-87 MG glioblastomas, the group of mice injected with spRRV expressing the herpes simplex virus type 1-thymidine kinase (HSV1-tk) gene showed a survival rate of 100% for more than 150 days, but all control groups of mice (HSV1-tk/PBS-treated and GFP/GCV-treated groups) died within 45 days after tumor injection. In conclusion, these findings sug-gest that intratumoral delivery of the HSV1-tk gene by the spRRV system is worthy of development in clinical trials for the treatment of malignant solid tumors.
목 적 : 쥐의 섬유아세포인 NIH 3T3와 eGFP 유전자를 표지로 하는 레트로바이러스 벡터를 이용하여 유전자 전달효율을 향상시킬 수 있는 조건들을 살펴보고자 하였다. 방 법 : 표적세포에 대한 벡터의 비율과(1:1-1:8) 전달감염 횟수를 변화시켰을 때(1회, 2회), 양이온 복합체인 polybrene($4{\mu}g/mL$)을 첨가하였을 때 유전자 전달효율의 변화를 분석하였다. eGFP 유전자의 발현을 확인하기 위하여 형광 현미경 하에서 녹색빛을 내는 세포들을 관찰하고 FACscan으로 eGFP 양성세포의 비율을 측정하였다. 결 과 : 유전자 전달효율은 벡터와 표적세포의 비율 1:1에서 7%, 1:4에서 38%로 표적세포에 대한 레트로바이러스 벡터의 비율이 높을수록 상승하였지만 비율 1:4와 1:8사이에서는 차이가 없었다. 전달감염을 두 번 시행하는 것이 벡터와 표적세포의 비율 1:4까지는 유전자 전달효율에 영향을 미치지 않았지만 비율 1:8에서는 유전자 전달효율을 증가시켰다. 전달감염 후 eGFP 유전자의 발현은 3회 계대배양까지 약 3배 가량 증가하였지만 이후에는 감소하였는데 이와 같은 감소 정도는 전달감염을 한 번 시행한 경우가 두 번 시행한 경우보다 더 커서 전달감염을 반복하는 것이 유전자 전달효율의 증가효과보다는 주입된 유전자의 지속발현에 더 영향을 미치는 것으로 판단되었다. Polybrene을 첨가하였을 때 유전자 전달효율은 5.8%에서 38.8%로 대폭 상승하였으며 독성반응은 관찰되지 않았다. 배양접시의 크기에 따른 유전자 전달효율을 비교하였을 때 NIH 3T3세포의 증식정도는 6-well plate가 더 컸지만 eGFP 양성세포의 비율은 24-well plate에서 더 높았다. 결 론 : 이번 연구결과를 기초로 삼아 유전자 치료의 연구를 발전시키고 특히 전달된 유전자의 안정적인 발현과 바이러스 벡터들의 독성 등에 대하여 향후 연구의 초점을 두어야 할 것으로 생각된다.
Kim, Young Uk;Kim, Byung-Seok;Lim, Hoyong;Wetsel, Rick A.;Chung, Yeonseok
Biomolecules & Therapeutics
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제25권2호
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pp.130-139
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2017
$CXCR5^+$ T follicular helper (Tfh) cells are associated with aberrant autoantibody production in patients with antibody-mediated autoimmune diseases including lupus. Follicular regulatory T (Tfr) cells expressing CXCR5 and Bcl6 have been recently identified as a specialized subset of $Foxp3^+$ regulatory T (Treg) cells that control germinal center reactions. In this study, we show that retroviral transduction of CXCR5 gene in $Foxp3^+$ Treg cells induced a stable expression of functional CXCR5 on their surface. The Cxcr5-transduced Treg cells maintained the expression of Treg cell signature genes and the suppressive activity. The expression of CXCR5 as well as Foxp3 in the transduced Treg cells appeared to be stable in vivo in an adoptive transfer experiment. Moreover, Cxcr5-transduced Treg cells preferentially migrated toward the CXCL13 gradient, leading to an effective suppression of antibody production from B cells stimulated with Tfh cells. Therefore, our results demonstrate that enforced expression of CXCR5 onto Treg cells efficiently induces Tfr cell-like properties, which might be a promising cellular therapeutic approach for the treatment of antibody-mediated autoimmune diseases.
Myunghyun Kim;Junmyeong Park;Sujin Kim;Dong Wook Han;Borami Shin;Hans Robert Scholer;Johnny Kim;Kee-Pyo Kim
International Journal of Stem Cells
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제16권1호
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pp.36-43
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2023
Background and Objectives: Lymphoblastoid cell lines (LCLs) deposited from disease-affected individuals could be a valuable donor cell source for generating disease-specific induced pluripotent stem cells (iPSCs). However, generation of iPSCs from the LCLs is still challenging, as yet no effective gene delivery strategy has been developed. Methods and Results: Here, we reveal an effective gene delivery method specifically for LCLs. We found that LCLs appear to be refractory toward retroviral and lentiviral transduction. Consequently, lentiviral and retroviral transduction of OCT4, SOX2, KFL4 and c-MYC into LCLs does not elicit iPSC colony formation. Interestingly, however we found that transfection of oriP/EBNA-1-based episomal vectors by electroporation is an efficient gene delivery system into LCLs, enabling iPSC generation from LCLs. These iPSCs expressed pluripotency makers (OCT4, NANOG, SSEA4, SALL4) and could form embryoid bodies. Conclusions: Our data show that electroporation is an effective gene delivery method with which LCLs can be efficiently reprogrammed into iPSCs.
Sang Eun Kim;Jun Sung Lee;Keon Bong Oh;Jeong Ho Hwang
한국동물생명공학회지
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제38권4호
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pp.199-208
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2023
Background: Canine induced pluripotent stem cells (iPSCs) are an attractive source for veterinary regenerative medicine, disease modeling, and drug development. Here we used vitamin C (Vc) to improve the reprogramming efficiency of canine iPSCs, and its functions in the reprogramming process were elucidated. Methods: Retroviral transduction of Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc (OSKM), and GFP was employed to induce reprogramming in canine fetal fibroblasts. Following transduction, the culture medium was subsequently replaced with ESC medium containing Vc to determine the effect on reprogramming activity. Results: The number of AP-positive iPSC colonies dramatically increased in culture conditions supplemented with Vc. Vc enhanced the efficacy of retrovirus transduction, which appears to be correlated with enhanced cell proliferation capacity. To confirm the characteristics of the Vc-treated iPSCs, the cells were cultured to passage 5, and pluripotency markers including Oct4, Sox2, Nanog, and Tra-1-60 were observed by immunocytochemistry. The expression of endogenous pluripotent genes (Oct4, Nanog, Rex1, and telomerase) were also verified by PCR. The complete silencing of exogenously transduced human OSKM factors was observed exclusively in canine iPSCs treated with Vc. Canine iPSCs treated with Vc are capable of forming embryoid bodies in vitro and have spontaneously differentiated into three germ layers. Conclusions: Our findings emphasize a straightforward method for enhancing the efficiency of canine iPSC generation and provide insight into the Vc effect on the reprogramming process.
Introduction of foreign genes into brain cells, such as neurons and astrocytes, is a powerful approach to study the gene function and regulation in the neuroscience field. Calcium phosphate precipitates have been shown to cause cytotoxicity in some mammalian cells and brain cells, thus leading to low transfection efficiency. Here, we describe a retrovirus-mediated gene delivery method to transduce foreign genes into brain cells. In an attempt to achieve higher gene delivery efficiency in these cells, we made several changes to the original method, including (1) use of a new packaging cell line, Phoenix ampho cells, (2) transfection of pMX retroviral DNA, (3) inclusion of 25 mM chloroquine in the transduction, and (4) 3- 5 h incubation of retroviruses with target cells. The results showed that the modified protocol resulted in a range of 40- 60% gene delivery efficiency in neurons and astrocytes. Furthermore, these results suggest the potential of the retrovirus-mediated gene delivery protocol being modified and adapted for other transfection-refractory cell lines and primary cells.
Programmed death-1 (PD-1) is a strong negative regulator of T lymphocytes in tumor-microenvironment. By engaging PD-1 ligand (PD-L1) on tumor cells, PD-1 on T cell surface inhibits anti-tumor reactivity of tumor-infiltrating T cells. Systemic blockade of PD-1 function using blocking antibodies has shown significant therapeutic efficacy in clinical trials. However, approximately 10 to 15% of treated patients exhibited serious autoimmune responses due to the activation of self-reactive lymphocytes. To achieve selective activation of tumor-specific T cells, we generated T cells expressing a dominant-negative deletion mutant of PD-1 (PD-1 decoy) via retroviral transduction. PD-1 decoy increased IFN-γ secretion of antigen-specific T cells in response to tumor cells expressing the cognate antigen. Adoptive transfer of PD-1 decoy-expressing T cells into tumor-bearing mice potentiated T cell-mediated tumor regression. Thus, T cell-specific blockade of PD-1 could be a useful strategy for enhancing both efficacy and safety of anti-tumor T cell therapy.
연구배경 : 암 유전자치료에서 각광받고 있는 HSV-tk/GCV 전략의 항암효과에는 다음과 같은 장점들이 거론되고 있다 : 1) GCV 처리에 의한 암세포 직접살상효과 2) HSV-tk 이입된 세포에 의해서 HSV-tk 이입되지 않은 주변세포를 살상하는 bystander effect 3) 생체 내 bystander eff ect로 알려 진 anti-tumor immunity. Retrovirus와 adenovirus sequence를 이용할 경우 몇몇 세포주와 마우스에서 이들이 목적유전자의 발현을 억제할 수 있다는 것이 보고되고 있다. 본 연구에서는 retroviral나 adenoviral vector로 HSV-tk 유전자를 이입한 Lewis 폐암세포주와 폐암 마우스 모델을 통하여 HSV-tk/GCV 전략의 장점을 조사하였고 이 viral vector들 사이의 차이를 비교 조사하였다. 또한 Lewis 폐암세포주에서 butyrate를 처리한 후 HSV-tk 유전자의 발현증가를 관찰하였다. 방법 : Lewis retroviral vector와 adenoviral vector로 HSV-tk 유전자를 이입한 후 butyrate로 HSV-tk 유전자의 발현을 유도하고 Western blotting수행하여 분석하였다. 생체 외에서 HSV-tk/GCV에 의한 세포살상효과를 MTT 검사로 수행하였고 생체 내에서 LLC 나 HSV-tk 이입된 LLC 세포주를 이식하여 종양소멸 및 bystander effect를 조사 하였다. 결과 : 1. Butyrate로 HSV-tk adenovirus로 이입된 LLC에서 증가한 반면 retrovirus로 이입된 LLC에서는 증가하지 않았다. 2. 생체 외 그리고 생체 내에서 viral vector로 HSV-tk를 이입한 종양세포에 GCV 투여하는 것은 종양 세포의 살상에 효과적이었으며 LLC와 LLC-tk 세포주를 혼합한 실험에서 bystander effect도 종양세포의 성장을 억제하는 것으로 관찰되었다. 결론 : 향후 생체 외 그리고 생체 내 실험에서 adenoviral vector를 이용한 유전자 전달에 butyrate를 함께 사용하면 유전자발현을 증진시킬 것으로 사료되며 자살 유전자인 HSV-tk을 종양에 이입하여 GCV을 처리 하는 치료가 폐암유전자치료에 효과가 있을 것으로 생각된다.
Hyun-Il Cho;Soon-Young Pail;Il-Hoan OH;Kyun-Jung Ahn;Dong-Wook Kim
Journal of Microbiology
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제39권4호
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pp.300-304
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2001
Epstein-Barr Virus(EBV)-transformed lymphoblastoid B cell lines, BLCL which expresse antigens, are potential antigen-presenting cells(APCs) for the induction of CTL in vitro. However transfection of BLCLs with subsequent selection by antibiotics is notoriously difficult because plating efficiencies of BLCLsare reported to be 1% or less. To generated stable transfectants of BLCLs we produced high titers of retroviruess encoding pp 65 antigen of human cytomegalovirus of foreign antigens and trans-duced them of BLCLs. The pp 65 gene was cloned into the retroviral vector pLXSN. The recombinant retroviral vector was transfected to ecotropic packaging cell line, CP&E86, and this polyclonal recom-binant retrovirus was transduced to PA317 that is amphotropic pakaging cell line. The titers of colned PA317 amphotropic retroviruses ranged from 5 to $\times$10$^{6}$ colony forming units (CFU)per ml (CFU/ml) We performed three rounds of consecutive transductions to BLCLs in order to improve the clon-ing effieiencies. The expression of recombinant HCMV-pp65 antigen was more than 20% after the final transduction. THe third-transduced BLCLs were easily selected in optimal concentration of G418. BLCLs expressing foreign antigens could be used as target cells for CTL assay and/or as APCs for induction of in vitro CTL responses specific for viral and tumor antigens.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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