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PEGylated substance P augments therapeutic angiogenesis in diabetic critical limb ischemia
박현지,김선아,전은제,송인택,이해신,손영숙,홍현숙,조승우 한국공업화학회 2019 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.78 No.-
Substance P (SP) is a therapeutic peptide that has been widely used to induce angiogenesis and tissue regeneration. However, its therapeutic efficacy is often limited due to rapid degradation in vivo and a short half-life (˜1 min) after systemic administration. In the present study, we chemically modified SP with polyethylene glycol (PEG) to generate long-lasting formulations with increased stability and extended retention time in vivo and evaluated their ability to enhance therapeutic angiogenesis. Compared to the unmodified SP, PEGylated SP (PEG-SP) exhibited significantly increased half-life in vivo (˜360-fold increase in normal mouse and ˜120-fold increase in diabetic mouse). Systemic injection of PEG-SP led to a marked increase in therapeutic efficacy and angiogenesis in diabetic hindlimb ischemia, as evident from the remarkable improvement in salvage of ischemic limb and recovery of blood perfusion in diabetic mice with limb ischemia. These formulations increased endogenous stem cell mobilization to the injured site and modulated the immune system to increase microvessel formation and reduce systemic inflammation. Importantly, PEGylation efficiently reduced the injection doses of SP while still maintaining its therapeutic efficacy. To conclude, our study demonstrated that PEG-SP formulations exhibited an improved in vivo pharmacokinetic profile with enhanced efficacy and clinically acceptable treatment regimens, thus acting as a potent therapeutic for diabetic ischemia and inflammation.
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Microfluidic Generation of Tissue-specific Beads
이정승,노윤호,최이선,전은제,안수환,김수연,민성진,봉기완,조승우 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
Microfluidic technique has been applied for microbead generation and the produced microbeads can be utilized in various biomedical fields including 3D cell culture and cell therapy due to their biocompatibility and injectability. Here, we show a tissue bead platform using a flow-focusing microfluidic device to provide tissue-specific microenvironments for enhanced cell culture and functionality. Various tissue-specific extracellular matrices (ECM) were derived from native tissues, which were then used to generate uniform-sized tissue microbeads with a flow-focusing microfluidic device. Tissue-specific microbeads significantly enhanced the viability, maturation, and functionality of the corresponding cell type. This study suggests that tissue-derived matrix combined with microfluidic technique can be used to produce tissue-specific microbeads with increased versatility and efficacy.
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Tributyltin에 의한 흰쥐 흉선 내 상피세포의 지방세포 유도와 세포자연사 증가
양현원,이효진,이아라,안보람,전은제,정예지 한국발생생물학회 2011 발생과 생식 Vol.15 No.4
성 호르몬과 유사한 기능을 하는 것으로 알려진 내분비교란물질은 흰쥐 흉선세포에 세포자연사를 일으켜 흉선의기능을 감소시키는 것으로 보고되고 있으나, 그 작용 기전에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 내분비교란물질 중 하나인 Tributyltin(TBT)를 흰쥐에 투여한 후 흉선의 상피세포가 지방세포로 분화되는지를 조사하고, 이로인한 T 세포의 세포자연사와 연관성을 조사함으로써 TBT가 흉선기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 3주령 된 암컷 흰쥐에 각각 TBT 1, 10, 25 ㎎/㎏/day를 1주일 동안 경구 투여한 후, 흉선을 획득하여 무게와 세포 수를 측정하였고,파라핀 절편으로 H&E 염색, TUNEL 분석을 수행하였다. 또한 real-time PCR 방법으로 상피세포 표지 유전자들, 지방세포유도 유전자들과 세포자연사 관련 유전자들을 비교 분석하였으며, 유세포 분석기를 통해 세포자연사 정도를 조사하였다. 흉선의 무게와 세포 수는 대조군과 비교하여 TBT의 농도가 높을수록 유의하게 감소하였다. H&E 염색 결과, TBT의 농도가 증가할수록 흉선의 크기가 감소하고 피질과 수질의 경계가 흐려짐을 관찰하였다. TUNEL 염색 결과에서는 대조군에 비해 TBT를 투여한 군에서 세포자연사가 증가하였으며,유세포 분석결과에서도 TBT 농도 의존적으로 세포자연사가 증가하였다. Real-time PCR 결과, 상피세포 표지유전자인 EVA, IL-7, AIRE, KGF는 TBT의 농도가 증가 할수록 발현량이 유의하게 감소한 반면, 지방세포 유도와 관련된 유전자인 PPARγ, aP2, PEPCK, CD36은 TBT의 농도가증가할수록 발현량이 유의하게 증가하였다. 세포자연사와 관련된 유전자인 TNFα, TNFR1도 TBT의 농도가 증가할수록발현량이 유의하게 증가하였다. 위의 결과를 종합하여볼 때, 내분비교란물질인 TBT는 흉선 상피세포에 직접적으로 작용하여 지방세포로 분화 유도시킴으로써 흉선의 기능을 상실케 만들면서 T 세포의 발달에 영향을 미치는 것으로 보인다. 이러한 결과는 지속적으로 노출되는 TBT가 흉선의 기능을 떨어뜨림으로써 면역력 저하를 유발시킬 수 있음을 제시하고있다.
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김진,김진영,박지현,전은제,조승우 한국화학공학회 2023 Korean Journal of Chemical Engineering Vol.40 No.4
Stem cell mobilization by cytokines and peptide drugs contributes to wound healing in injured tissues. Owing to the short half-life of cytokines and short peptides in vivo, precisely predicting the in vivo therapeutic efficacy of stem cell mobilizers is difficult using current in vitro models. To address this problem, we developed a multichannel microfluidic device with diffusion barriers to recapitulate drug gradients in an in vivo-like environment. We investigated the effects of Substance P (SP), a stem cell mobilizer, on the migration of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) in the microfluidic chip, which replicated in vivo drug gradients. Simulations of SP concentration indicated that our microfluidic chip established SP gradients in migration channels, unlike the existing scratch model for cell migration assays. The scratch model did not distinguish the effects of SP with a short half-life and PEGylated SP with an extended half-life on BM-MSC migration, whereas the microfluidic system demonstrated that PEG-SP affected BM-MSC migration more than SP. Furthermore, the microfluidic chip allowed accurate quantification of the distance and direction of BM-MSC migration. Our microfluidic system could be useful for the precise evaluation of drugs associated with cell migration and mobilization.
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