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자료유형
학술저널
저자정보
김미진 (아주대학교) 윤희웅 (아주대학교) 박도영 (아주대학교) 최병현 (인하대학교) 민병현 (아주대학교)
저널정보
한국조직공학과 재생의학회 조직공학과 재생의학 조직공학과 재생의학 제15권 제4호
발행연도
2018.1
수록면
427 - 436 (10page)

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BACKGROUND: Mass production of exosomes is a prerequisite for their commercial utilization. This study investigated whether three-dimensional (3D) spheroid culture of mesenchymal stem cells (MSCs) could improve the production efficiency of exosomes and if so, what was the mechanism involved. METHODS: We adopted two models of 3D spheroid culture using the hanging-drop (3D-HD) and poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (poly-HEMA) coating methods (3D-PH). The efficiency of exosome production from MSCs in the 3D spheroids was compared with that of monolayer culture in various conditions. We then investigated the mechanism of the 3D spheroid culture-induced increase in exosome production. RESULTS: The 3D-HD formed a single larger spheroid, while the 3D-PH formed multiple smaller ones. However, MSCs cultured on both types of spheroids produced significantly more exosomes than those cultured in conventional monolayer culture (2D). We then investigated the cause of the increased exosome production in terms of hypoxia within the 3D spheroids, high cell density, and non-adherent cell morphology. With increasing spheroid size, the efficiency of exosome production was the largest with the least amount of cells in both 3D-HD and 3D-PH. An increase in cell density in 2D culture (2D-H) was less efficient in exosome production than the conventional, lower cell density, 2D culture. Finally, when cells were plated at normal density on the poly-HEMA coated spheroids (3D-N-PH); they formed small aggregates of less than 10 cells and still produced more exosomes than those in the 2D culture when plated at the same density. We also found that the expression of F-actin was markedly reduced in the 3D-N-PH culture. CONCLUSION: These results suggested that 3D spheroid culture produces more exosomes than 2D culture and the nonadherent round cell morphology itself might be a causative factor. The result of the present study could provide useful information to develop an optimal process for the mass production of exosomes.

목차

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참고문헌 (38)

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김나연 / 2013 / Clinical applications of mesenchymal stem cells / The Korean Journal of Internal Medicine 28(4):387~402 Crossref Labusca L / 2013 / A clinical perspective to mesenchymal stem cell-based musculoskeletal regeneration / OA Musculoskelet Med 1:8 google schola Zongning Miao / 2017 / Isolation and Characterization of Human Chorionic Membranes Mesenchymal Stem Cells and Their Neural Differentiation / 조직공학과 재생의학 14(2):143~151 dbpia Manizheh Khalilpourfarshbafi / 2017 / Mesenchymal Stem Cell-Based Therapies against Podocyte Damage in Diabetic Nephropathy / 조직공학과 재생의학 14(3):201~210 dbpia Yu B / 2014 / Exosomes derived from mesenchymal stem cells / Int J Mol Sci 15:4142~4157 Crossref

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