Kwon, Seong Gyu;Kwon, Yang Woo;Lee, Tae Wook;Park, Gyu Tae;Kim, Jae Ho
생체재료학회지
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제22권4호
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pp.311-318
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2018
Background: Tissue regeneration includes delivering specific types of cells or cell products to injured tissues or organs for restoration of tissue and organ function. Stem cell therapy has drawn considerable attention since transplantation of stem cells can overcome the limitations of autologous transplantation of patient's tissues; however, it is not perfect for treating diseases. To overcome the hurdles associated with stem cell therapy, tissue engineering techniques have been developed. Development of stem cell technology in combination with tissue engineering has opened new ways of producing engineered tissue substitutes. Several studies have shown that this combination of tissue engineering and stem cell technologies enhances cell viability, differentiation, and therapeutic efficacy of transplanted stem cells. Main body: Stem cells that can be used for tissue regeneration include mesenchymal stem cells, embryonic stem cells, and induced pluripotent stem cells. Transplantation of stem cells alone into injured tissues exhibited low therapeutic efficacy due to poor viability and diminished regenerative activity of transplanted cells. In this review, we will discuss the progress of biomedical engineering, including scaffolds, biomaterials, and tissue engineering techniques to overcome the low therapeutic efficacy of stem cells and to treat human diseases. Conclusion: The combination of stem cell and tissue engineering techniques overcomes the limitations of stem cells in therapy of human diseases, and presents a new path toward regeneration of injured tissues.
Background: Injectable hydrogels have been extensively researched for the use as scaffolds or as carriers of therapeutic agents such as drugs, cells, proteins, and bioactive molecules in the treatment of diseases and cancers and the repair and regeneration of tissues. It is because they have the injectability with minimal invasiveness and usability for irregularly shaped sites, in addition to typical advantages of conventional hydrogels such as biocompatibility, permeability to oxygen and nutrient, properties similar to the characteristics of the native extracellular matrix, and porous structure allowing therapeutic agents to be loaded. Main body: In this article, recent studies of injectable hydrogel systems applicable for therapeutic agent delivery, disease/cancer therapy, and tissue engineering have reviewed in terms of the various factors physically and chemically contributing to sol-gel transition via which gels have been formed. The various factors are as follows: several different non-covalent interactions resulting in physical crosslinking (the electrostatic interactions (e.g., the ionic and hydrogen bonds), hydrophobic interactions, ${\pi}$-interactions, and van der Waals forces), in-situ chemical reactions inducing chemical crosslinking (the Diels Alder click reactions, Michael reactions, Schiff base reactions, or enzyme-or photo-mediated reactions), and external stimuli (temperatures, pHs, lights, electric/magnetic fields, ultrasounds, or biomolecular species (e.g., enzyme)). Finally, their applications with accompanying therapeutic agents and notable properties used were reviewed as well. Conclusion: Injectable hydrogels, of which network morphology and properties could be tuned, have shown to control the load and release of therapeutic agents, consequently producing significant therapeutic efficacy. Accordingly, they are believed to be successful and promising biomaterials as scaffolds and carriers of therapeutic agents for disease and cancer therapy and tissue engineering.
Cell-based therapy is a promising approach in the field of regenerative medicine. As cells are formed into spheroids, their survival, functions, and engraftment in the transplanted site are significantly improved compared to single cell transplantation. To improve the therapeutic effect of cell spheroids even further, various biomaterials (e.g., nano- or microparticles, fibers, and hydrogels) have been developed for spheroid engineering. These biomaterials not only can control the overall spheroid formation (e.g., size, shape, aggregation speed, and degree of compaction), but also can regulate cell-to-cell and cell-to-matrix interactions in spheroids. Therefore, cell spheroids in synergy with biomaterials have recently emerged for cell-based regenerative therapy. Biomaterials-assisted spheroid engineering has been extensively studied for regeneration of bone or/and cartilage defects, critical limb ischemia, and myocardial infarction. Furthermore, it has been expanded to pancreas islets and hair follicle transplantation. This paper comprehensively reviews biomaterials-assisted spheroid engineering for regenerative therapy.
This study was designed to elucidate the effects of Cirsium japonicum (CJ) extracts on hepatic stellate cells (HSCs, LX-2 cells) proliferation, which is induced by platelet-derived growth factor (PDGF) or transforming growth factor-${\beta}$ (TGF-${\beta}$). The content of total phenol, flavonoid, and silymarin derivatives was more higher in CJ-flower than in CJ-root. Consistent with these results, the LX-2 cells growth inhibition was more effective in CJ-flower extract than in CJ-root extract, the complete growth inhibition concentration was $1{\mu}g/mL$ and $50{\mu}g/mL$, respectively. These results suggest that extracts from CJ-flower can be potentially used as therapeutic substances for the regulatioin of HSCs activation.
Osteoporosis, Greek for "porous bone," is a bone disease characterized by a decrease in bone strength, microarchitectural changes in the bone tissues, and an increased risk of fracture. An imbalance of bone resorption and bone formation may lead to chronic metabolic diseases such as osteoporosis. Wolfiporia extensa, known as "Bokryung" in Korea, is a fungus belonging to the family Polyporaceae and has been used as a therapeutic food against various diseases. Medicinal mushrooms, mycelium and fungi, possess approximately 130 medicinal functions, including antitumor, immunomodulating, antibacterial, hepatoprotective, and antidiabetic effects, and are therefore used to improve human health. In this study, we used osteoclast and osteoblast cell cultures treated with Wolfiporia extensa mycelium water extract (WEMWE) and investigated the effect of the fungus on bone homeostasis. Subsequently, we assessed its capacity to modulate both osteoblast and osteoclast differentiation by performing osteogenic and anti-osteoclastogenic activity assays. We observed that WEMWE increased BMP-2-stimulated osteogenesis by inducing Smad-Runx2 signal pathway axis. In addition, we found that WEMWE decreased RANKL-induced osteoclastogenesis by blocking c-Fos/NFATc1 via the inhibition of ERK and JNK phosphorylation. Our results show that WEMWE can prevent and treat bone metabolic diseases, including osteoporosis, by a biphasic activity that sustains bone homeostasis. Therefore, we suggest that WEMWE can be used as a preventive and therapeutic drug.
Morishita, Masayo;Mevius, Damiaan;Shen, Yunpeng;Di Luccio, Eric
Current Research on Agriculture and Life Sciences
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제31권3호
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pp.157-164
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2013
Chromatin remodelers that include histone methyl transferases (HMTases) are becoming a focal point in cancer drug development. The NSD family of three HMTases, NSD1, NSD2/MMSET/WHSC1, and NSD3/WHSC1L are bona fide oncogenes found aberrantly expressed in several cancers, suggesting their potential role for novel therapeutic strategies. Several histone modifiers including HMTase have clear roles in human carcinogenesis but the extent of their functions and regulations are not well understood, especially in pathological conditions. The extents of the NSDs biological roles in normal and pathological conditions remain unclear. In particular, the substrate specificity of the NSDs remains unsettled and discrepant data has been reported. NSD2/MMSET is a focal point for therapeutic interventions against multiple myeloma and especially for t(4;14) myeloma, which is associated with a significantly worse prognosis than other biological subgroups. Multiple myeloma is the second most common hematological malignancy in the United States, after non-Hodgkin lymphoma. Herein, as a first step before entering a pipeline for protein x-ray crystallography, we cloned, recombinantly expressed and purified the catalytic SET domain of NSD2. Next, we demonstrated the catalytic activities, in vitro, of the recombinantly expressed NSD2-SET on H3K36 and H4K20, its biological targets at the chromatin.
맥문동(Liriope platyphylla)은 염증(inflammation), 당뇨(diabetes), 신경퇴행성질환(neurodegenerative disorder), 비만(obesity), 변비(constipation), 아토피질환(atopic dermatitis) 등의 다양한 임상질환에 매우 우수한 치료효과를 나타내는 것으로 알려져왔다. 또한, 하이드로콜로이드막(hydrocolloid membranes, HCM)은 피부경화증 피부궤양(scleroderma skin ulcers), 피부궤양(cutaneous ulcers), 영구적 고막천공(permanent tympanic membrane perforations), 욕창(pressure sores), 욕창궤양(decubitus ulcers)과 같은 피부질환 치료에 많이 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기능성이 우수한 맥문동 추출물을 HCM에 혼합하여 맥문동 혼합 하이드로콜로이드막(HCM-LP)을 제조하고, 물리화학적 특성을 분석한 뒤 2도 화상을 유발한 SD 랫드에 14일 동안 처리하여 치료효과를 분석하였다. 그 결과, 일반 하이드로콜로이드막(HCM)에 비하여 HCM-LP에서 인장강도와 흡수성은 각각 38.4%, 46.3% 감소하였으나 표면거칠기는 38.1% 증가하였다. 화상을 유발한 SD 랫드에서 HCM-LP를 처리한 결과, 화상 유발 14일 후에 HCM-LP처리그룹은 GZ처리그룹에 비하여 유의적으로 화상크기 감소를 나타내었을 뿐만 아니라 흉터감소, 재상피화, 신생혈관형성 그리고 세포외기질의 침적을 유도하였다. 따라서 이러한 결과는 HCM-LP가 신생혈관형성과 연결조직형성 조절을 통해 SD 랫드에서의 화상 치료를 향상시킴을 의미한다. 또한, 본 연구는 HCM-LP가 피부상처의 치료에 적용할 수 있는 다른 기능성 물질을 포함하는 HCM의 개발에 대한 가능성을 제시하고 있다.
Loh, So Hee;Park, Jin-Yeon;Cho, Eun Hee;Nah, Seung-Yeol;Kang, Young-Sun
Journal of Ginseng Research
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제41권1호
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pp.1-9
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2017
Panax ginseng Meyer, belonging to the genus Panax of the family Araliaceae, is known for its human immune system-related effects, such as immune-boosting effects. Ginseng polysaccharides (GPs) are the responsible ingredient of ginseng in immunomodulation, and are classified as acidic and neutral GPs. Although GPs participate in various immune reactions including the stimulation of immune cells and production of cytokines, the precise function of GPs together with its potential receptor(s) and their signal transduction pathways have remained largely unknown. Animal lectins are carbohydrate-binding proteins that are highly specific for sugar moieties. Among many different biological functions in vivo, animal lectins especially play important roles in the immune system by recognizing carbohydrates that are found exclusively on pathogens or that are inaccessible on host cells. This review summarizes the immunological activities of GPs and the diverse roles of animal lectins in the immune system, suggesting the possibility of animal lectins as the potential receptor candidates of GPs and giving insights into the development of GPs as therapeutic biomaterials for many immunological diseases.
Kim, Yun Na;Kim, Na-Hyun;Souliya, Onevilay;Uddin, Salah;Lee, Sang Woo;Kim, Soo-Yong;Choi, Sangho;Heo, Jeong-Doo;Jeong, Eun Ju
Natural Product Sciences
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제27권4호
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pp.274-279
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2021
The therapeutic effects of the leaves of Couroupita guianensis, a large tropical tree in the family of Lecythidaceae improving testosterone-induced Benign Prostatic Hyperplasia (BPH) were tested in vitro and in vivo. In BPH rats induced by castration and testosterone treatment, the prostate index was improved in groups administered with the extracts of C. guianensis extracted with 50%-, 100%-ethanol or boiling water, which was comparable with positive control, finasteride. The extract C. guianensis leaves showed significant inhibition on the expressions of type 2 5-alpha reductase (5αR) in RWPE-1 human prostatic epithelial cells, and effectively attenuated the expressions of androgen receptor, type 2 5αR and proliferating cell nuclear antigen in LNCap human prostatic adenocarcinoma cells. The leaves of C. guianensis that exerted evident suppression on BPH-related biomarkers in vitro and improvement of prostate index in vivo has a potential therapeutic use for the treatment of BPH.
Dianthus superbus (D. superbus) is a traditional crude drug used for the treatment of urethritis, carbuncles and carcinomas. The objective of this study was to confirm the cognitive enhancing effect of D. superbus in memory impairment induced mice and to elucidate the possible potential mechanism. Effect of D. superbus on scopolamine induced memory impairment on mice was evaluated using the Morris water maze and passive avoidance tests. We also investigated acetylcholinesterase (AChE) activity and brain-derived neurotropic factor (BDNF) expression in scopolamine-induced mice. HPLC-DAD analysis was performed to identify active compounds in D. superbus. The results revealed that D. superbus attenuated the learning and memory impairment induced by scopolamine. D. superbus also inhibited AChE levels in the hippocampi of the scopolamine-injected mice. Moreover, D. superbus increased BDNF expression in the hippocampus. Eight compounds were identified using HPLC-DAD analysis. The content of 4-hydroxyphenyl acetic acid was higher than contents of other compounds. These results indicated that D. superbus improved memory functioning accompanied by inhibition of AChE and upregulation of BDNF, suggesting that D. superbus may be a useful therapeutic agent for the prevention or treatment of Alzheimer's disease.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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