Kim, Jong-Myung;Yu, Ji-Min;Bae, Yong-Chan;Jung, Jin-Sup
Journal of Life Science
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v.21
no.5
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pp.631-646
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2011
Mesenchymal stem cells (MSC) are multipotent and can be isolated from diverse human tissues including bone marrow, fat, placenta, dental pulp, synovium, tonsil, and the thymus. They function as regulators of tissue homeostasis. Because of their various advantages such as plasticity, easy isolation and manipulation, chemotaxis to cancer, and immune regulatory function, MSCs have been considered to be a potent cell source for regenerative medicine, cancer treatment and other cell based therapy such as GVHD. However, relating to its supportive feature for surrounding cell and tissue, it has been frequently reported that MSCs accelerate tumor growth by modulating cancer microenvironment through promoting angiogenesis, secreting growth factors, and suppressing anti-tumorigenic immune reaction. Thus, clinical application of MSCs has been limited. To understand the underlying mechanism which modulates MSCs to function as tumor supportive cells, we co-cultured human adipose tissue derived mesenchymal stem cells (ASC) with cancer cell lines H460 and U87MG. Then, expression data of ASCs co-cultured with cancer cells and cultured alone were obtained via microarray. Comparative expression analysis was carried out using DAVID (Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery) and PANTHER (Protein ANalysis THrough Evolutionary Relationships) in divers aspects including biological process, molecular function, cellular component, protein class, disease, tissue expression, and signal pathway. We found that cancer cells alter the expression profile of MSCs to cancer associated fibroblast like cells by modulating its energy metabolism, stemness, cell structure components, and paracrine effect in a variety of levels. These findings will improve the clinical efficacy and safety of MSCs based cell therapy.
Gabriela Leite de Souza ;Camilla Christian Gomes Moura ;Anielle Christine Almeida Silva ;Juliane Zacour Marinho;Thaynara Rodrigues Silva ;Noelio Oliveira Dantas;Jessica Fernanda Sena Bonvicini ;Ana Paula Turrioni
Restorative Dentistry and Endodontics
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v.45
no.4
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pp.54.1-54.16
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2020
Objectives: This study aimed to synthesize nanocrystals (NCs) of zinc oxide (ZnO) and calcium ion (Ca2+)-doped ZnO with different percentages of calcium oxide (CaO), to evaluate cytotoxicity and to assess the effects of the most promising NCs on cytotoxicity depending on lipopolysaccharide (LPS) stimulation. Materials and Methods: Nanomaterials were synthesized (ZnO and ZnO:xCa, x = 0.7; 1.0; 5.0; 9.0) and characterized using X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, and methylene blue degradation. SAOS-2 and RAW 264.7 were treated with NCs, and evaluated for viability using the MTT assay. NCs with lower cytotoxicity were maintained in contact with LPS-stimulated (+LPS) and nonstimulated (-LPS) human dental pulp cells (hDPCs). Cell viability, nitric oxide (NO), and reactive oxygen species (ROS) production were evaluated. Cells kept in culture medium or LPS served as negative and positive controls, respectively. One-way analysis of variance and the Dunnett test (α = 0.05) were used for statistical testing. Results: ZnO:0.7Ca and ZnO:1.0Ca at 10 ㎍/mL were not cytotoxic to SAOS-2 and RAW 264.7. +LPS and -LPS hDPCs treated with ZnO, ZnO:0.7Ca, and ZnO:1.0Ca presented similar NO production to negative control (p > 0.05) and lower production compared to positive control (p < 0.05). All NCs showed reduced ROS production compared with the positive control group both in +LPS and -LPS cells (p < 0.05). Conclusions: NCs were successfully synthesized. ZnO, ZnO:0.7Ca and ZnO:1.0Ca presented the highest percentages of cell viability, decreased ROS and NO production in +LPS cells, and maintenance of NO production at basal levels.
Park, Jung-Won;Park, Byung-Ki;Kim, Sang-Mok;Kim, Byung-Ock;Park, Joo-Cheol
Journal of Periodontal and Implant Science
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v.32
no.1
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pp.1-12
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2002
The periodontal ligament(PDL) is a unique tissue that is crucial for tooth function. However, little is known of the molecular mechanisms controlling PDL function. PDL-specific protein;PDLs22 had been previously identified as a novel protein isolated from cultured human PDL fibroblasts using subtraction hybridization between human gingival fibroblasts and PDL fibroblasts. The aim of this study was to examine the expression pattern and tissue localization of PDLs22 protein in embryonic and various postnatal stages of developing mouse using immunohistochemical staining. Embryos (E18) and postnatal (P1, P4, P5, P15, P18) were decapitated and the heads were fixed overnight in a freshly prepared solution of 4% paraformaldehyde. Some specimens were decalcified for $2{\sim}4$ weeks in a solution containing 10% of the disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid (EDTA). Next, tissues were dehydrated, embedded in paraffin and sectioned serially at $6{\mu}m$ in thickness. Polyclonal antiserum raised against PDLs22 peptides, ISNKYLVKRQSRD, were made. The localization of PDLs22 in tissues was detected by polyclonal antibody against PDLs22 by means of immunohistochemical staining. The results were as follows; 1. Expression of PDLs22 protein was not detected in the tooth germ of bud and cap stage. 2. At the late bell stage and root formation stage, strong expression of PDLs22 protein was observed in developing tooth follicle, osteoblast-like cells, and subodontoblastic cells in the tooth pulp, but not in gingival fibroblasts, ameloblasts and odontoblasts of tooth germ 3. In erupted tooth, PDLs22 protein was intensely expressed in PDL and osteoblast-like cells of alveolar bone, but not in gingival fibroblasts, mature osteocytes and adjacent salivary glands. 4. In the developing alveolar bone and mid-palatal suture, expression of PDLs22 protein was seen in undifferentiated mesenchymal cells and osteoblast-like cells of developing mid-palatal suture, but not in mature osteocytes and chondrocytes. These results suggest that PDLs22 protein may play an important role in the differentiation of undifferentiated mesenchymal cells in the bone marrow and PDL cells, which can differentiate into multiple cell types including osteoblasts, cementoblasts, and PDL fibroblasts. However, more researches should be performed to gain a better understanding of the exact function of PDLs22 protein which related to the PDL cell differentiation.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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v.39
no.2
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pp.55-62
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2013
Bone tissue engineering is one of the important therapeutic approaches to the regeneration of bones in the entire field of regeneration medicine. Mesenchymal stem cells (MSCs) are actively discussed as material for bone tissue engineering due to their ability to differentiate into autologous bone. MSCs are able to differentiate into different lineages: osteo/odontogenic, adipogenic, and neurogenic. The tissue of origin for MSCs defines them as bone marrow-derived stem cells, adipose tissue-derived stem cells, and, among many others, dental stem cells. According to the tissue of origin, DSCs are further stratified into dental pulp stem cells, periodontal ligament stem cells, stem cells from apical papilla, stem cells from human exfoliated deciduous teeth, dental follicle precursor cells, and dental papilla cells. There are numerous in vitro/in vivo reports suggesting successful mineralization potential or osteo/odontogenic ability of MSCs. Still, there is further need for the optimization of MSCs-based tissue engineering methods, and the introduction of genes related to osteo/odontogenic differentiation into MSCs might aid in the process. In this review, articles that reported enhanced osteo/odontogenic differentiation with gene introduction into MSCs will be discussed to provide a background for successful bone tissue engineering using MSCs with artificially introduced genes.
In this work, the hydration process and cytotoxicity of lab-synthesized experimental Portland cements (EPCs) were investigated for dental applications. For this purpose, EPCs were prepared using laboratory-synthesized clinker constituents, tricalcium silicate (C3S), dicalcium silicate (C2S), and tricalcium aluminate (C3A). C-A was prepared by the Pechini method, whereas C3S and C2S were synthesized by solid-state reactions. The phase compositions were characterized by X-ray diffraction (XRD) analysis, and the hydration process of the individual constituents and their combinations, with and without the addition of gypsum, was investigated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Furthermore, four EPC compositions were prepared using the lab-synthesized C-A, C3S, and C2S, and their hydration processes were examined by EIS, and their cytotoxicity to HPC and HIPC cells were tested by performing an XTT assay. None of the EPCs exhibited any significant cytotoxicity for 7 days, and no significant difference was observed in the cell viabilities of ProRoot MTA and EPCs. The results indicated that all the EPCs are sufficiently biocompatible with human dental pulp cells and can be potential substitutes for commercial dental cements.
Park, Bong-Wook;Byun, June-Ho;Choi, Mun-Jeoung;Hah, Young-Sool;Kim, Deok-Ryong;Cho, Yeong-Cheol;Sung, Iel-Yong;Kim, Jong-Ryoul
Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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v.29
no.4
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pp.279-288
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2007
In the present study, we focused on stem cells in the dental papilla of the tooth germ. The tooth germ, sometimes called the tooth bud, is the primordial structure from which a tooth is formed. The tooth germ consists of the enamel organ, the dental papilla, and the dental follicle. The dental papilla lies below a cellular aggregation of the enamel organ. Mesenchymal cells within the dental papilla are responsible for formation of dentin and pulp of a tooth. Tooth germ disappears as a tooth is formed, but that of a third molar stays in the jawbone of a human until the age of 10 to 16, because third molars grow slowly. Impacted third molar tooth germs from young adults are sometimes extracted for orthodontic treatment. In the present study, we evaluated the osteogenic activity and mineralization of cultured human dental papilla-derived cells. Dental papillas were harvested from mandible during surgical extraction of lower impacted third molar from 3 patients aged 13-15 years. After passage 3, the dental papilla-derived cells were trypsinized and subsequently suspended in the osteogenic induction DMEM medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 50 g/ml L-ascorbic acid 2-phosphate, 10 nM dexamethasone and 10 mM -glycerophosphate at a density of $1\;{\times}10^6\;cells/dish$ in a 100-mm culture dish. The dental papilla-derived cells were then cultured for 6 weeks and the medium was changes every 3 days during the incubation period. Dental papilla-derived cells showed positive alkaline phosphatase (ALP) staining during 42 days of culture period. The formation of ALP stain showed its maximal manifestation at day 7 of culture period, then decreased in intensity during the culture period. ALP mRNA level was largely elevated at 1 weeks and gradually decreased with culture time. Osteocalcin mRNA expression appeared at day 14 in culture, after that its expression continuously increased in a time-dependent manner up to day 28. The expression remained constant thereafter. Runx2 expression appeared at day 7 with no detection thereafter. Von Kossa-positive mineralization nodules were first present at day 14 in culture followed by an increased number of positive nodules during the entire duration of the culture period. Osteocalcin secretion was detectable in the culture medium from 1 week. The secretion of osteocalcin from dental papilla-derived cells into the medium greatly increased after 3 weeks although it showed a shallow increase by then. In conclusion, our study showed that cultured human dental papilla-derived cells differentiated into active osteoblastic cells that were involved in synthesis of bone matrix and the subsequent mineralization of the matrix.
The purpose of this study was to evaluate 1) in vivo, the expression of chondroitin 4-sulfate (CH-4S), a structural element of glycosaminoglycans(GAGs), in periodontal tissue during the experimental movement of rat incisors, by labelled streptavidine biotin immunohistochemical staining for CH-4S, 2) In vitro, the expression of CH-4S in cultured human periodontal ligament(PDL) cells supplemented with 10ng/ml of $TGF-{\beta}_1$, 20ng/ml of PDGF-BB, 1ng/ml $TNF-\alpha$, or $1{\mu}g/ml$ LPS by western blot analysis. The results of this study were as follows ; 1. The expression of CH-4S was stronger in pulp, PDL, osteoblasts, osteoclasts and osteocytes in experimental group than in control group, but was rare in dentin, and cementum of experimental groups, regardless of the duration of force application, which was not different from that of control group. 2. In experimental group, the expression of CH-4S in pulp began to increase at 1 day after force application and got to the highest degree at 7 days. After 14 days, the expression in CH-4S immunoreactivity was decreased, and became similar to that of control group at 28 days. 3. The expression of CH-4S in PDL was noted in adjacent to alveolar bone. PDL showed higher intensity of immunolabelling after 1 day of orthodontic tooth movement. And the expression was more stronger in the tension side than that of pressure side of PDL at 1 day, but more stronger in the pressure side than that of tension side of PDL at 4 days. After 7 days, a decrease in CH-4S expression was observed. 4. The expression of CH-4S in alveolar bone got to the highest degree at 4 days, and At 7 days, a decrease in CH-4S expression was observed. 5. PDGF-BB notably raised the expression of CH-4S in the PDL cells at 3 days of cultivation 6. The expression of CH-4S of PDL cells was decreased with the application of $TNF-\alpha$ at 1 day. 7. Admixture of $TGF-{\beta}_1$ and PDGF-BB got more expression of CH-4S in PDL as compared to only $TGF-{\beta}1$ or PDGF-BB. A similar decrease of the expression of CH-4S was observed in the case of application of LPS or $TNF-\alpha$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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