Purwaningrum, Medania;Jamilah, Nabila Syarifah;Purbantoro, Steven Dwi;Sawangmake, Chenphop;Nantavisai, Sirirat
Journal of Veterinary Science
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제22권6호
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pp.74.1-74.13
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2021
Tissue engineering has been extensively investigated and proffered to be a potential platform for novel tissue regeneration. The utilization of mesenchymal stem cells (MSCs) from various sources has been widely explored and compared. In this regard, MSCs derived from bone marrow have been proposed and described as a promising cell resource due to their high yield of isolated cells with colony-forming potential, self-renewal capacity, MSC surface marker expression, and multi-lineage differentiation capacities in vitro. However, there is evidence for bone marrow MSCs (BM-MSCs) both in vitro and in vivo from different species presenting identical and distinct potential stemness characteristics. In this review, the fundamental knowledge of the growth kinetics and stemness properties of BM-MSCs in different animal species and humans are compared and summarized. Finally, to provide a full perspective, this review will procure results of current information studies focusing on the use of BM-MSCs in clinical practice.
Purpose: Periodontal treatment aims at complete regeneration of the periodontium, and developing strategies for periodontal regeneration requires a deep understanding of the tissues composing the periodontium. In the present study, the stemness characteristics and gene expression profiles of cementum-derived cells (CDCs) were investigated and compared with previously established human stem cells. Candidate marker proteins for CDCs were also explored. Methods: Periodontal ligament stem cells (PDLSCs), pulp stem cells (PULPSCs), and CDCs were isolated and cultured from extracted human mandibular third molars. Human bone marrow stem cells (BMSCs) were used as a positive control. To identify the stemness of CDCs, cell differentiation (osteogenic, adipogenic, and chondrogenic) and surface antigens were evaluated through flow cytometry. The expression of cementum protein 1 (CEMP1) and cementum attachment protein (CAP) was investigated to explore marker proteins for CDCs through reverse-transcription polymerase chain reaction. To compare the gene expression profiles of the 4 cell types, mRNA and miRNA microarray analysis of 10 samples of BMSCs (n=1), PDLSCs (n=3), PULPSCs (n=3), and CDCs (n=3) were performed. Results: The expression of mesenchymal stem cell markers with a concomitant absence of hematopoietic markers was observed in PDLSCs, PULPSCs, CDCs and BMSCs. All 4 cell populations also showed differentiation into osteogenic, adipogenic, and chondrogenic lineages. CEMP1 was strongly expressed in CDCs, while it was weakly detected in the other 3 cell populations. Meanwhile, CAP was not found in any of the 4 cell populations. The mRNA and miRNA microarray analysis showed that 14 mRNA genes and 4 miRNA genes were differentially expressed in CDCs vs. PDLSCs and PULPSCs. Conclusions: Within the limitations of the study, CDCs seem to have stemness and preferentially express CEMP1. Moreover, there were several up- or down-regulated genes in CDCs vs. PDLSCs, PULPSCs, and BMSCs and these genes could be candidate marker proteins of CDCs.
Spermatogonial stem cells (SSCs) have stemness characteristics, including germ cell-specific imprints that allow them to form gametes. Spermatogenesis involves changes in gene expression such as a transition from expression of somatic to germ cell-specific genes, global repression of gene expression, meiotic sex chromosome inactivation, highly condensed packing of the nucleus with protamines, and morphogenesis. These step-by-step processes finally generate spermatozoa that are fertilization competent. Dynamic epigenetic modifications also confer totipotency to germ cells after fertilization. Primordial germ cells (PGCs) in embryos do not enter meiosis, remain in the proliferative stage, and are referred to as gonocytes, before entering quiescence. Gonocytes develop into SSCs at about 6 days after birth in rodents. Although chromatin structural modification by Polycomb is essential for gene silencing in mammals, and epigenetic changes are critical in spermatogenesis, a comprehensive understanding of transcriptional regulation is lacking. Recently, we evaluated the expression profiles of Yin Yang 1 (YY1) and CP2c in the gonads of E14.5 and 12-week-old mice. YY1 localizes at the nucleus and/or cytoplasm at specific stages of spermatogenesis, possibly by interaction with CP2c and YY1-interacting transcription factor. In the present article, we discuss the possible roles of YY1 and CP2c in spermatogenesis and stemness based on our results and a review of the relevant literature.
Jae Hyeong Lee;Sang-Ah Park;Il-Geun Park;Bo Kyung Yoon;Jung-Shin Lee;Ji Min Lee
Molecules and Cells
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제46권8호
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pp.476-485
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2023
Gastric cancer stem-like cells (GCSCs) possess stem cell properties, such as self-renewal and tumorigenicity, which are known to induce high chemoresistance and metastasis. These characteristics of GCSCs are further enhanced by autophagy, worsening the prognosis of patients. Currently, the mechanisms involved in the induction of stemness in GCSCs during autophagy remain unclear. In this study, we compared the cellular responses of GCSCs with those of gastric cancer intestinal cells (GCICs) whose stemness is not induced by autophagy. In response to glucose starvation, the levels of β-catenin and stemness-related genes were upregulated in GCSCs, while the levels of β-catenin declined in GCICs. The pattern of deubiquitinase ubiquitin C-terminal hydrolase-L3 (UCH-L3) expression in GCSCs and GCICs was similar to that of β-catenin expression depending on glucose deprivation. We also observed that inhibition of UCH-L3 activity reduced β-catenin protein levels. The interaction between UCH-L3 and β-catenin proteins was confirmed, and it reduced the ubiquitination of β-catenin. Our results suggest that UCH-L3 induces the stabilization of β-catenin, which is required to promote stemness during autophagy activation. Also, UCH-L3 expression was regulated by c-Fos, and the levels of c-Fos increased in response to autophagy activation. In summary, our findings suggest that the inhibition of UCH-L3 during nutrient deprivation could suppress stress resistance of GCSCs and increase the survival rates of gastric cancer patients.
Mesenchymal stem cells in the dental pulp exhibit a tendency for differentiation into various dental lineages and hold great potential as a major conduit for regenerative treatment in dentistry. Although they can be readily isolated from teeth, the exact characteristics of these stem cells have not been fully understood so far. When compared to two-dimensional (2D) cultures, three-dimensional (3D) cultures have the advantage of enriching the stem cell population. Hence, 3D-organoid culture and 3D-sphere culture were applied to dental pulp cells in the current study. Although the establishment of the organoid culture proved unsuccessful, the 3D-sphere culture readily initiated the stable generation of cell aggregates, which continued to grow and could be passaged to the second round. Interestingly, a significant increase in SOX2 expression was detected in the 3D-spheroid culture compared to the 2D culture. These results indicate the enrichment of the stemness-high population in the 3D-sphere culture. Thus, 3D-sphere culture may act as a link between the conventional and 3D-organoid cultures and aid in understanding the characteristics of dental pulp stem cells.
Human Hertwig's epithelial root sheath/epithelial rests of Malassez (HERS/ERM) cells are epithelial remnants of teeth residing in the periodontium. Although the functional roles of HERS/ERM cells have yet to be elucidated, they are a unique epithelial cell population in adult teeth and are reported to have stem cell characteristics. Therefore, HERS/ERM cells might play a role as an epithelial component for the repair or regeneration of dental hard tissues; however, they are very rare population in periodontium and the primary isolation of them is considered to be difficult. To overcome these problems, we immortalized primary HERS/ERM cells isolated from human periodontium using SV40 large T antigen (SV40 LT) and performed a characterization of the immortalized cell line. Primary HERS/ERM cells could not be maintained for more than 6 passages; however, immortalized HERS/ERM cells were maintained for more than 20 passages. There were no differences in the morphological and immunophenotypic characteristics of HERS/ERM cells and immortalized HERS/ERM cells. The expression of epithelial stem cell and embryonic stem cell markers was maintained in immortalized HERS/ERM cells. Moreover, immortalized HERS/ERM cells could acquire mesenchymal phenotypes through the epithelial-mesenchymal transition via TGF-${\beta}1$. In conclusion, we established an immortalized human HERS/ERM cell line with SV40 LT and expect this cell line to contribute to the understanding of the functional roles of HERS/ERM cells and the tissue engineering of teeth.
Kim, Dae Kyoung;Kim, Yu Na;Kim, Ye Eun;Lee, Seo Yul;Shin, Min Joo;Do, Eun Kyoung;Choi, Kyung-Un;Kim, Seung-Chul;Kim, Ki-Hyung;Suh, Dong-Soo;Song, Parkyong;Kim, Jae Ho
Molecules and Cells
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제44권7호
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pp.481-492
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2021
Tribbles homolog 2 (TRIB2) is implicated in tumorigenesis and drug resistance in various types of cancers. However, the role of TRIB2 in the regulation of tumorigenesis and drug resistance of cancer stem cells (CSCs) is still elusive. In the present study, we showed increased expression of TRIB2 in spheroid-forming and aldehyde dehydrogenase-positive CSC populations of A2780 epithelial ovarian cancer cells. Short hairpin RNA-mediated silencing of TRIB2 expression attenuates the spheroid-forming, migratory, tumorigenic, and drug-resistant properties of A2780 cells, whereas overexpression of TRIB2 increases the CSC-like characteristics. TRIB2 overexpression induced GSK3β inactivation by augmenting AKT-dependent phosphorylation of GSK3β at Ser9, followed by increasing β-catenin level via reducing the GSK3β-mediated phosphorylation of β-catenin. Treatment of TRIB2-ovexpressed A2780 cells with the phosphoinositide3-kinase inhibitor LY294002 abrogated TRIB2-stimulated proliferation, migration, drug resistance of A2780 cells. These results suggest a critical role for TRIB2 in the regulation of CSC-like properties by increasing the stability of β-catenin protein via the AKT-GSK3β-dependent pathways.
BACKGROUND: Bone tissue engineering based on pluripotent stem cells (PSCs) is a new approach to deal with bone defects. Protocols have been developed to generate osteoblasts from PSCs. However, the low efficiency of this process is still an important issue that needs to be resolved. Many studies have aimed to improve efficiency, but developing accurate methods to determine efficacy is also critical. Studies using pluripotency to estimate efficacy are rare. Telomerase is highly associated with pluripotency. METHODS: We have described a quantitative method to measure telomerase activity, telomeric repeat elongation assay based on quartz crystal microbalance (QCM). To investigate whether this method could be used to determine the efficiency of in vitro osteogenic differentiation based on pluripotency, we measured the pluripotency pattern of cultures through stemness gene expression, proliferation ability and telomerase activity, measured by QCM. RESULTS: We showed that the pluripotency pattern determined by QCM was similar to the patterns of proliferation ability and gene expression, which showed a slight upregulation at the late stages, within the context of the general downregulation tendency during differentiation. Additionally, a comprehensive gene expression pattern covering nearly every stage of differentiation was identified. CONCLUSION: Therefore, this assay may be powerful tools for determining the efficiency of differentiation systems based on pluripotency. In this study, we not only introduce a new method for determining efficiency based on pluripotency, but also provide more information about the characteristics of osteogenic differentiation which help facilitate future development of more efficient protocols.
이 연구는 단일 세포로 분리된 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cells, iPSCs)에 anoikis 세포사멸을 억제할 수 있는 Rho-associated protein kinase (ROCK)의 억제제를 처리하여 iPSCs의 세포 생존성을 향상하고자 하였다. Episomal plasmid 방법으로 확립된 iPSCs를 단일세포로 분리한 후, ROCK 억제제 Y-27632 dihydrochloride (Y-27632)를 0 uM, 0.5 uM, 1 uM, 2.5 uM, 5 uM, 7.5 uM 및 10 uM 농도별로 5주일 동안 각각 처리하였을 때, 5 uM 이상의 농도에서 세포의 생존율이 유의적으로 향상되었고, 10 uM의 Y-27632을 0일, 1일, 2일, 3일, 4일 및 5일 동안 처리하였을 때, Y-27632의 노출 기간이 길어질수록 세포의 생존율이 유의적으로 향상되는 것을 관찰하였다. 그러나, Y-27632의 노출 후, iPSCs의 형태학적 분화가 관찰되어 10 uM의 Y-27632에서 5일 동안 iPSCs에 처리 한 후, 줄기세포학적인 특성을 비교 조사하였다. 우선, octamer-binding transcription factor 4 (OCT-4), homeobox protein NANOG (NONOG) 및 SRY-box 2 (SOX-2) 줄기세포 특이 유전자의 발현은 Y-27632를 처리한 실험군은 Y-27632를 처리하지 않은 대조군에서 서로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 또한, Y-27632를 처리한 실험군은 Y-27632를 처리하지 않은 대조군과 비교하여 telomerase 활성과 이것의 활성과 관련된 telomerase reverse transcriptase (TERT) 및 telomerase RNA component (TERC)의 유전자 발현에는 유의적인 차이가 없었다. 이상의 결과로 보아, iPSCs에 Y-27632를 처리하였을 때, iPSCs의 줄기세포의 특정을 유지하면서 anoikis에 의한 세포사멸을 감소시켜 세포 생존율이 증가한다는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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