This paper is fundamental study to develope the extracorporeal liver support system for patient with fulminant hepatic failure(FHF) or being expected for orthotopic liver transplantation. The polyurethane foam, which is composed of the density of 33kg/m3, the average pore diameter of 500${\mu}{\textrm}{m}$, the closed window of 60-70%, was manufactured with the prepolymer of 15% NCO-, Hepatocytes were inoculated to form spheroids in polyurethane foam. The time of spheroid formation in BSA(Bovine Serum Albumin) coated polyurethane foam was shorter than that in raw polyurethane foam. To verify the function of hepatocyte spheroids, we measured ammonia removal rate, urea and albumin secretion rate. Polyurethane foam was suitable for culture of hepatocyte spheroids. And culture of hepatocyte spheroids in polyurethane foam has high possibility in using as an extracorporeal liver support system.
Objective : Inulae Flos(IF) has been used to treat arthritis, sever furuncle, fear and palpitation, vomiting, stroke, asthma and cough in Korean Medicine. Although the anticancer activity of IF has been reported, the molecular mechanism is still not well understood. In this study, we investigated the growth inhibitory activity of an ethanol extract of IF in HT-1080 human fibrosarcoma cells and its underlying mechanisms using two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) cell culture system. Methods : HT-1080 cells were cultured with IF for 9 days in 3D cell culture. To check an inhibition of cell prolifelation by IF, MTT assay was performed. DNA contents were measured using flow cytometry. Western blotting was used to evaluate the regulation of cell cycle- and autophagy-related proteins. Acridine orange staining was performed to confirm autophagy, and DCF-DA staining was performed to confirm the occurrence of ROS. Results : IF controlled a spheroid formation and decreased a cell viability in 3D cell culture. IF-induced cell proliferation inhibition was associated with a distinct increase of S and G2/M phase cell distribution in 2D cell cultre. In addition, IF significantly induced autophagy and generated reactive oxygen species(ROS). Interestingly, IF-induced cell cycle arrest and autophagy were recovered after pre-treatment of N-acetyl-L-cysteine, ROS scavenger. Conclusion : Our results indicate that IF induced ROS-mediated cell cycle arrest and autophagy and it may potentially useful for human fibrosarcoma treatment.
Although two-dimensional (2D) monolayer cell culture models are still widely used as the optimal models for anticancer activity research, three-dimensional (3D) multicellular tumor spheroid (3D MTS) models that can better approximate the tumor environment can offer an alternative to bridge the gap between in vitro and animal model studies. Isoalantolactone is among the sesquiterpene lactones found in medicinal plants, including the roots of Elecampane (Inula helenium L.), and is known to have various pharmacological activities, including anticancer activity. In this study, we investigated whether the anticancer activity of isoalantolactone observed in 2D models could be reproduced in a 3D MTS model derived from human hepatocellular carcinoma (HCC) Hep3B cells. According to our results, isoalantolactone inhibited the formation of MTSs in a manner dependent on the treatment concentration, which was accompanied by an increase in reactive oxygen species (ROS) generation. In particular, as isoalantolactone treatment and the culture time increased, the area of proliferating cells was replaced by cells in which apoptosis was induced. Additionally, in MTSs, isoalantolactone increased the expression of death-receptor-related proteins and the activity of caspase-3, and it decreased the expression of the Bax/Bcl-2 expression ratio and total poly(ADP-ribose) polymerase. However, when the production of ROS was artificially blocked, all these changes caused by isoalantolactone were attenuated and the cell survival rate of MTS cells was restored. Therefore, the results of this study suggest that the induction of apoptosis in Hep3B cell-derived MTSs by isoalantolactone is achieved through the activation of extrinsic and intrinsic pathways and is ROS-dependent.
Narae Park;Yeri Alice Rim;Hyerin Jung;Yoojun Nam;Ji Hyeon Ju
International Journal of Stem Cells
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v.15
no.3
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pp.233-246
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2022
Background and Objectives: Systemic lupus erythematosus (SLE) is a chronic autoimmune disease mainly affecting young women of childbearing age. SLE affects the skin, joints, muscles, kidneys, lungs, and heart. Cardiovascular complications are common causes of death in patients with SLE. However, the complexity of the cardiovascular system and the rarity of SLE make it difficult to investigate these morbidities. Patient-derived induced pluripotent stem cells (iPSCs) serve as a novel tool for drug screening and pathophysiological studies in the absence of patient samples. Methods and Results: We differentiated CMs from HC- and SLE-iPSCs using 2D culture platforms. SLE-CMs showed decreased proliferation and increased levels of fibrosis and hypertrophy marker expression; however, HC-and SLE-monolayer CMs reacted differently to SLE serum treatment. HC-iPSCs were also differentiated into CMs using 3D spheroid culture and anti-Ro autoantibody was treated along with SLE serum. 3D-HC-CMs generated more mature CMs compared to the CMs generated using 2D culture. The treatment of anti-Ro autoantibody rapidly increased the gene expression of fibrosis, hypertrophy, and apoptosis markers, and altered the calcium signaling in the CMs. Conclusions: iPSC derived cardiomyocytes with patient-derived serum, and anti-Ro antibody treatment could serve in effective autoimmune disease modeling including SLE. We believe that the present study might briefly provide possibilities on the application of a combination of patient-derived materials and iPSCs in disease modeling of autoimmune diseases.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.8
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pp.618-626
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2019
Stem cell therapy is not expected to bestow any therapeutic benefit because of the low engraftment rates after transplantation.Various cell-carrying scaffolds have been developed in order to overcome this problem. When the scaffold is formed by 3-dimensional (3D) printing, it is possible to create various shapes of scaffolds for specific regions of injury. At the same time, scaffolds provide stem cells as therapeutic-agents and mechanically support an injured region. PCL is not only cost effective, but it is also a widely used material for 3D printing. Therefore, rapid and economical technology development can be achieved when PCL is printed and used as a cell carrier. Yet PCL materials do not perform well as cell carriers, and only a few cells survive on the PCL surface. In this study, we tried to determine the conditions that maximize the cell-loading capacity on the PCL surface to overcome this issue. By applying a plasma treated condition and then collagen coating known to improve the cell loading capacity, it was confirmed that the 3% collagen coating after plasma treatment showed the best cell engraftment capacity during 72 hours after cell loading. By applying the spheroid cell culture method and scaffold structure change, which can affect the cell loading ability, the spheroid cell culture methods vastly improved cell engraftment, and the scaffold structure did not affect the cell engraftment properties. We will conduct further experiments using PCL material as a cell carrier and as based the excellent results of this study.
Jung, Gwon-Soo;Lee, Kyeong-Min;Park, Jin-Kyu;Choi, Seong-Kyoon;Jeon, Won Bae
BMB Reports
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v.46
no.5
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pp.276-281
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2013
In this study, we aimed to compare the morphogenetic and neuronal characteristics between monolayer cells and spheroids. For this purpose, we established spheroid formation by growing SH-SY5Y cells on the hydrophobic surfaces of thermally-collapsed elastin-like polypeptide. After 4 days of culture, the relative proliferation of the cells within spheroids was approximately 92% of the values for monolayer cultures. As measured by quantitative assays for mRNA and protein expressions, the production of synaptophysin and neuronspecific enolase (NSE) as well as the contents of cell adhesion molecules (CAMs) and extracellular matrix (ECM) proteins are much higher in spheroids than in monolayer cells. Under the all-trans-retinoic acid (RA)-induced differentiation condition, spheroids extended neurites and further up-regulated the expression of synaptophysin, NSE, CAMs, and ECM proteins. Our data indicate that RA-differentiated SH-SY5Y neurospheroids are functionally matured neuronal architectures.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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1994.04a
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pp.129-130
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1994
The science of toxicology is the understanding of the mechanisms by which exogenous agents produce deleterious effects in biological systems. The actions of chemicals such as drugs are ultimately exerted at the cellular and gene levels. Over the past decade. several in vitro alternative methods such as cultured cells for assessing the toxicity of various xenobiotics have been proposed to reduce the use of animals. In this workshop three advanced methods will be presented. These methods are novel important models for toxicologic studies. Dr. Tabuchis group has establishcd two immortalized gastric surface mucosa cell lines from the pminary cultore of gastric fundic mucosal cells of adult transgenic mice harboring a temperature sensitive simian virus 40 large T-anugen gene. As the immortalized cell lines of various tissues possess unique characteristics to maintain their normal functions for several months, these cell lines are extremely useful for not only toxicity testing but also pharmacological screening in new drug development. Professor Funatsu have studied the formation of spherical multicelluar aggregates of adult rat hepatocytes(spheroid) having tissue like structure. The sphcroid shown thre is a prototype module of an artificial liver support system. Thus, the urea synthesis activity of the artificial liver was maintained at least to days in 100% rat blood plasma. Dr. Takezawa and his coworkers have developed a novel culture system of multicellular spheroids considered 〃organoids〃 by utilizing a thermo-responsive polymer as a substratum of anchorage dependent cells. His final goal is to reconstitute the organoids of various normal organs, e.g., liver, skin etc. and also abnormal deseased organs such as tumor.
Over 30 million prescriptions of NSAIDs (non-steroidal anti-inflammatory drugs) are issued every year. Considering that these drugs are available without a prescription as over the counter (OTC) drugs, their use will be astronomical. With the increasing use of NSAIDs, their adverse effects are drawing attention. Especially, stomach bleeding, kidney toxicity, liver toxicity, and neurological toxicity are reported as common. Ibuprofen, one of the extensively used NSAIDs along with aspirin, can also induce liver toxicity, but few studies are addressing this point. Here we examined the liver toxicity of ibuprofen and investigated whether co-exposure to ethanol can manifest synergistic effects. We employed 2D and 3D cultured human hepatoma cells, HepG2 to examine the synergistic hepatotoxicity of ibuprofen and alcohol concerning cell viability, morphology, and histology of 3D spheroids. As a result, ibuprofen and alcohol provoked synergistic hepatotoxicity against hepatocytes, and their toxicity increased prominently in 3D culture upon extended exposure. Oxidative stress appeared to be the mechanisms underlying the synergistic toxicity of ibuprofen and alcohol as evidenced by increased production of ROS and expression of the endogenous antioxidant system. Collectively, this study has demonstrated that ibuprofen and EtOH can induce synergistic hepatotoxicity, providing a line of evidence for caution against the use of ibuprofen in combination with alcohol.
BACKGROUND/OBJECTIVES: The study was conducted to investigate the efficacy of the combination treatment of phytochemical resveratrol and the anticancer drug docetaxel (DTX) on prostate carcinoma LNCaP cells, including factors related to detailed cell death mechanisms. MATERIALS/METHODS: Using 2-dimensional monolayer and 3-dimensional spheroid culture systems, we examined the effects of resveratrol and DTX on cell viability, reactive oxygen species (ROS) levels, mitochondrial membrane potential, apoptosis, and necroptosis by MTT, flow cytometry, and Western blotting. RESULTS: At concentrations not toxic to normal human prostate epithelial cells, resveratrol effectively decreased the viability of LNCaP cells depending on concentration and time. The combination treatment of resveratrol and DTX exhibited synergistic inhibitory effects on cell growth, demonstrated by an increase in the sub-G0/G1 peak, Annexin V-phycoerythrin positive cell fraction, ROS, mitochondrial dysfunction, and DNA damage response as well as concurrent activation of apoptosis and necroptosis. Apoptosis and necroptosis were rescued by pretreatment with ROS scavenger N-acetylcysteine. CONCLUSIONS: We report resveratrol as an adjuvant drug candidate for improving the outcome of treatment in DTX therapy. Although the underlying mechanisms of necroptosis should be investigated comprehensively, targeting apoptosis and necroptosis simultaneously in the treatment of cancer can be a useful strategy for the development of promising drug candidates.
The button mushroom (Agaricus bisporus) is one of the most widely cultivated important edible mushroom species. In the breeding of new button mushroom, 'Seolgang' was developed by crossing two monokaryons 'CM020913-27' and 'SSU423-31'. Because of the secondarily homothallism, only a small percentage of the basidia produce 3 or 4 spores, which are mostly haploid (n) and do not fruit. Single spore cultures derived from these types of spores produce a vegetative mycelium that also contain a variable number of genetically identical nuclei per cell called monokaryon. The lack of clamp connections between monokaryon and dikaryon required a series of mycelial culture and fruiting test. After crossing, hybrids were cultivated on a small scale and on a commercial scale at a farm. For this, the spawn was made by a commercial spawn producer and the spawned compost by a commercial compost producer. Mycelial growth of 'Seolgang' on CDA was better at $20^{\circ}C$ and $25^{\circ}C$ when it was compared with that of '505 Ho'. The mature cap shape of new strain 'Seolgang' is oblate spheroid and the immature cap shape is round to oblate spheroid. The cap diameter was 41.2 mm on average. In comparison with white strain '505 Ho', the strain had a yield that was 9% higher. It produced fruiting bodies which had a higher weight on average per fruiting body and were 19% firmer with a good shelf life. Days of fruiting body were 3-4 days later than those of '505 Ho'. The physical characteristics such as elasticity, chewiness, adhesiveness were better than that of '505 Ho'. Genetic analysis of the new strain 'Seolgang' showed different profiles compared to '505 Ho', CM02913-27, SSU413-31, when RAPD primers A02 and O04 were used.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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