Park, Hee-Bin;You, Ji-Eun;Kim, Pyung-Hwan;Kim, Keun-Sik
Biomedical Science Letters
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v.27
no.1
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pp.1-11
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2021
Cancer stem cells, which are known to drive tumor formation and maintenance, are a major obstacle in the effective treatment of various types of cancer. Trans-membrane glycoprotein mucin 1 antigen and cell surface glycogen CD44 antigen are well-known surface markers of breast cancer cells and breast cancer stem cells, respectively. To effectively treat cancer cells and cancer stem cells, we developed a new drug-encapsulating liposome conjugated with dual-DNA aptamers specific to the surface markers of breast cancer cells and their cancer stem cells. These two aptamer (Apt)-targeted liposomes, which were prepared to encapsulate doxorubicin (Dox), were named "Dual-Apt-Dox". Dual-Apt-Dox is significantly more cytotoxic to both cancer stem cells and cancer cells compared to liposomes lacking the aptamers. Furthermore, we demonstrated the inhibitory efficacy of Dual-Apt-Dox against the experimental lung metastasis of breast cancer stem cells and cancer cells in athymic nude mice. We also showed the potent antitumor effects of dual-aptamer-conjugated liposome systems by targeting cancer cells as well as cancer stem cells. Thus, our data indicate that dual-aptamer-conjugated liposome systems can prove to be effective drug delivery vehicles for breast cancer therapy.
Ayala-Cuellar, Ana Patricia;Kang, Ji-Houn;Jeung, Eui-Bae;Choi, Kyung-Chul
Biomolecules & Therapeutics
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v.27
no.1
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pp.25-33
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2019
Mesenchymal stem cells are classified as multipotent stem cells, due to their capability to transdifferentiate into various lineages that develop from mesoderm. Their popular appeal as cell-based therapy was initially based on the idea of their ability to restore tissue because of their differentiation potential in vitro; however, the lack of evidence of their differentiation to target cells in vivo led researchers to focus on their secreted trophic factors and their role as potential powerhouses on regulation of factors under different immunological environments and recover homeostasis. To date there are more than 800 clinical trials on humans related to MSCs as therapy, not to mention that in animals is actively being applied as therapeutic resource, though it has not been officially approved as one. But just as how results from clinical trials are important, so is to reveal the biological mechanisms involved on how these cells exert their healing properties to further enhance the application of MSCs on potential patients. In this review, we describe characteristics of MSCs, evaluate their benefits as tissue regenerative therapy and combination therapy, as well as their immunological properties, activation of MSCs that dictate their secreted factors, interactions with other immune cells, such as T cells and possible mechanisms and pathways involved in these interactions.
In accordance with requirements of the ICH S7B safety pharmacology guidelines, numerous next-generation cardiotoxicity studies using human stem cell-derived cardiomyocytes (CMs) are being conducted globally. Although several stem cell-derived CMs are being developed for commercialization, there is insufficient research to verify if these CMs can replace animal experiments. In this study, in vitro high-efficiency CMs derived from human embryonic stem cells (hESC-CMs) were compared with Sprague-Dawley rats as in vivo experimental animals, and primary cultured in vitro rat-CMs for cardiotoxicity tests. In vivo rats were administrated with two consecutive injections of 100 mg/kg isoproterenol, 15 mg/kg doxorubicin, or 100 mg/kg nifedipine, while in vitro rat-CMs and hESC-CMs were treated with 5 μM isoproterenol, 5 μM doxorubicin, and 50 μM nifedipine. We have verified the equivalence of hESC-CMs assessments over various molecular biological markers, morphological analysis. Also, we have identified the advantages of hESC-CMs, which can distinguish between species variability, over electrophysiological analysis of ion channels against cardiac damage. Our findings demonstrate the possibility and advantage of high-efficiency hESC-CMs as next-generation cardiotoxicity assessment.
Seo, Min-Gyeong;Park, Seil;Han, Seonyoung;Kim, Ah-Young;Lee, Eun-Joo;Jeong, Kyu-Shik;Hong, Il-Hwa
Journal of Veterinary Science
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v.23
no.4
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pp.61.1-61.10
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2022
Background: Although there are growing demands for stem cell-based therapy for companion animals in various diseases, a few clinical trials have been reported. Moreover, most of them are the results from only one or a few times of stem cell injection. Objectives: The aim of this study is to describe a long-term treatment with allogeneic adipose-derived stem cells (ASCs) in a dog with rheumatoid arthritis (RA), which is a rare canine disease. Methods: The dog with RA received intravascular injection of allogeneic ASCs derived from two healthy donors once a month for 11 months. To assess therapeutic effects of ASCs, orthopedic examination and clinical evaluation was performed. Cytokines of tumor necrosis factor-α and interleukin-6 in the plasma were measured using ELISA analysis. Results: Despite this repeated and long-term administration of allogeneic ASCs, there were no side effects such as immunorejection responses or cell toxicity. The orthopedic examination score for the dog decreased after ASCs treatment, and the clinical condition of the dog and owner's satisfaction were very good Conclusions: Although ASCs has been suggested as one of the options for RA treatment because of its anti-inflammatory and immunosuppressive functions, it has never been used to treat RA in dogs. The present report describes a case of canine RA treated with allogeneic ASCs for long-term in which the dog showed clinical improvement without adverse effects.
Gyu-Sik Kim;Soo-Min Kim;Seung U. Kim;Gabsang Lee;Kyung-Chul Choi
Oncology Reports
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v.43
no.6
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pp.2045-2052
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2020
Although the effects of stem cells expressing anticancer genes on tumor growth have been demonstrated by many researchers in various types of cancer, relatively few studies have investigated their inhibitory effects on cancer metastasis. In the present study, we examined the inhibitory effects of cytosine deaminase (CD)/5-fluorocytosine (5-FC) and interferon-β (IFN-β) using genetically engineered neural stem cells (hNSCs) in a cellular and metastasis model of renal cell carcinoma (RCC). The CD/5-FC method has the advantage of minimizing damage to normal tissues since it selectively targets cancer cells by the CD gene, which converts prodrug 5-FC to the drug 5-fluorouracil. Moreover, we used hNSCs as a tool to effectively deliver the anticancer genes to the tumor site. These stem cells are known to possess tumor-tropism because of chemoattractant factors expressed in cancer cells. Therefore, we ascertained the expression of these factors in A498 cells, a cell line of RCC, and identified the A498-specific migration ability of hNSCs. We also confirmed that the proliferation of A498 cells was significantly reduced by therapeutic hNSCs in the presence of 5-FC. Furthermore, we established an A498 metastasis model. In the animal experiment, the weight of the lungs increased in response to cancer metastasis, but was normalized by hNSCs expressing CD and/or IFN-β genes, while the incidence of liver metastasis was suppressed by the hNSCs. Overall, the results of this study demonstrate that stem cells expressing anticancer genes have the potential for use as an alternative to conventional therapy for metastatic cancer.
Kim, Ran;Lee, Seokyeon;Lee, Jihyun;Kim, Minji;Kim, Won Jung;Lee, Hee Won;Lee, Min Young;Kim, Jongmin;Chang, Woochul
BMB Reports
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v.51
no.8
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pp.406-411
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2018
Exosomes are small membranous vesicles which contain abundant RNA molecules, and are transferred from releasing cells to uptaking cells. MicroRNA (miRNA) is one of the transferred molecules affecting the adopted cells, including glioma cells. We hypothesized that mesenchymal stem cells (MSCs) can secrete exosomes loading miRNA and have important effects on the progress of gliomas. To determine these effects by treating exosomal miRNA in culture media of miRNA mimic transfected MSCs, we assessed the in vitro cell proliferation and invasion capabilities, and the expression level of relative proteins associated with cell apoptosis, growth and migration. For animal studies, the mice injected with U87 cells were exposed to exosomes derived from miRNA-584-5p transfected MSCs, to confirm the influence of exosomal miRNA on the progress of glioma. Based on our results, we propose a new targeted cancer therapy wherein exosomes derived from miRNA transfected MSCs could be used to modulate tumor progress as the anticancer vehicles.
Kim, Ye Seul;Lee, Soo Yong;Yoon, Jung Won;Kim, Dasol;Yu, Sangbin;Kim, Jeong Su;Kim, Jae Ho
BMB Reports
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v.53
no.10
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pp.545-550
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2020
Combination therapy using chloroquine (CQ) and azithromycin (AZM) has drawn great attention due to its potential anti-viral activity against SARS-CoV-2. However, clinical trials have revealed that the co-administration of CQ and AZM resulted in severe side effects, including cardiac arrhythmia, in patients with COVID-19. To elucidate the cardiotoxicity induced by CQ and AZM, we examined the effects of these drugs based on the electrophysiological properties of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes (hESC-CMs) using multi-electrode arrays. CQ treatment significantly increased the field potential duration, which corresponds to prolongation of the QT interval, and decreased the spike amplitude, spike slope, and conduction velocity of hESC-CMs. AZM had no significant effect on the field potentials of hESC-CMs. However, CQ in combination with AZM greatly increased the field potential duration and decreased the beat period and spike slope of hESC-CMs when compared with CQ monotherapy. In support of the clinical data suggesting the cardiovascular side effects of the combination therapy of CQ and AZM, our results suggest that AZM reinforces the cardiotoxicity induced by CQ in hESC-CMs.
Journal of mucopolysaccharidosis and rare diseases
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v.5
no.1
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pp.22-28
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2021
Mucopolysaccharidosis type III (MPS III) or Sanfilippo disease is an orphan-inherited lysosomal storage disease. It is one of the most common MPS subtypes. The classical presentation is an infantile-onset neurodegenerative disease characterized by intellectual regression, behavioral and sleep disturbances, loss of ambulation, and early death. Unlike other MPS, no disease-modifying therapy has been approved. Here, we review the curative therapy developed for MPS III, from historically ineffective hematopoietic stem cell transplantation and substrate reduction therapy to the promising enzyme replacement therapy or adeno-associated/lentiviral vector-mediated gene therapy. Preclinical studies are presented with recent translational first-in-man trials. We also present experimental research with preclinical mRNA and gene-editing strategies. Lessons from animal studies and clinical trials have highlighted the importance of early therapy before extensive neuronal loss. Disease-modifying therapy for MPS III will likely mandate the development of new early diagnosis strategies.
Cancer stem cells (CSCs) are a rare subpopulation of cancer cells that exhibit stem cell-like characteristics, including self-renewal and differentiation in a multi-stage lineage state via symmetric or asymmetric division, causing tumor initiation, heterogeneity, progression, and recurrence and posing a major challenge to current anticancer therapy. Despite the importance of CSCs in carcinogenesis and cancer progression, currently available anticancer therapeutics have limitations for eradicating CSCs. Moreover, the efficacy and therapeutic windows of currently available anti-CSC agents are limited, suggesting the necessity to optimize and develop a novel anticancer agent targeting CSCs. Ginseng has been traditionally used for enhancing immunity and relieving fatigue. As ginseng's long history of use has demonstrated its safety, it has gained attention for its potential pharmacological properties, including anticancer effects. Several studies have identified the bioactive principles of ginseng, such as ginseng saponin (ginsenosides) and non-saponin compounds (e.g., polysaccharides, polyacetylenes, and phenolic compounds), and their pharmacological activities, including antioxidant, anticancer, antidiabetic, antifatigue, and neuroprotective effects. Notably, recent reports have shown the potential of ginseng-derived compounds as anti-CSC agents. This review investigates the biology of CSCs and efforts to utilize ginseng-derived components for cancer treatment targeting CSCs, highlighting their role in overcoming current therapeutic limitations.
Lim, Soo yeon;Cho, Dong Im;Jeong, Hye-yun;Kang, Hye-jin;Kim, Mi Ra;Cho, Meeyoung;Kim, Yong Sook;Ahn, Youngkeun
Experimental and Molecular Medicine
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v.50
no.11
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pp.1.1-1.10
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2018
Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMMSCs) are used extensively for cardiac repair and interact with immune cells in the damaged heart. Macrophages are known to be modulated by stem cells, and we hypothesized that priming macrophages with BMMSCs would enhance their therapeutic efficacy. Rat bone marrow-derived macrophages (BMDMs) were stimulated by lipopolysaccharide (LPS) with or without coculture with rat BMCs. In the LPS-stimulated BMDMs, induction of the inflammatory marker iNOS was attenuated, and the anti-inflammatory marker Arg1 was markedly upregulated by coculture with BMMSCs. Myocardial infarction (MI) was induced in rats. One group was injected with BMMSCs, and a second group was injected with MIX (a mixture of BMMSCs and BMDMs after coculture). The reduction in cardiac fibrosis was greater in the MIX group than in the BMC group. Cardiac function was improved in the BMMSC group and was substantially improved in the MIX group. Angiogenesis was better in the MIX group, and anti-inflammatory macrophages were more abundant in the MIX group than in the BMMSC group. In the BMMSCs, interferon regulatory factor 5 (IRF5) was exclusively induced by coculture with macrophages. IRF5 knockdown in BMMSCs failed to suppress inflammatory marker induction in the macrophages. In this study, we demonstrated the successful application of BMDMs primed with BMMSCs as an adjuvant to cell therapy for cardiac repair.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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