RR
Russell Reid
Author with expertise in 3D Bioprinting Technology
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
7
(100% Open Access)
Cited by:
4,037
h-index:
49
/
i10-index:
125
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Notch Signaling Augments BMP9-Induced Bone Formation by Promoting the Osteogenesis-Angiogenesis Coupling Process in Mesenchymal Stem Cells (MSCs)

Junyi Liao et al.Jan 1, 2017
+28
Y
Q
J
Background/Aims: Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent progenitors that can differentiate into several lineages including bone. Successful bone formation requires osteogenesis and angiogenesis coupling of MSCs. Here, we investigate if simultaneous activation of BMP9 and Notch signaling yields effective osteogenesis-angiogenesis coupling in MSCs. Methods: Recently-characterized immortalized mouse adipose-derived progenitors (iMADs) were used as MSC source. Transgenes BMP9, NICD and dnNotch1 were expressed by adenoviral vectors. Gene expression was determined by qPCR and immunohistochem¡stry. Osteogenic activity was assessed by in vitro assays and in vivo ectopic bone formation model. Results: BMP9 upregulated expression of Notch receptors and ligands in iMADs. Constitutively-active form of Notch1 NICD1 enhanced BMP9-induced osteogenic differentiation both in vitro and in vivo, which was effectively inhibited by dominant-negative form of Notch1 dnNotch1. BMP9- and NICD1-transduced MSCs implanted with a biocompatible scaffold yielded highly mature bone with extensive vascularization. NICD1 enhanced BMP9-induced expression of key angiogenic regulators in iMADs and Vegfa in ectopic bone, which was blunted by dnNotch1. Conclusion: Notch signaling may play an important role in BMP9-induced osteogenesis and angiogenesis. It’s conceivable that simultaneous activation of the BMP9 and Notch pathways should efficiently couple osteogenesis and angiogenesis of MSCs for successful bone tissue engineering.
0
Citation2,593
0
Save
0

Adenovirus-mediated gene delivery: Potential applications for gene and cell-based therapies in the new era of personalized medicine

Cody Lee et al.Apr 27, 2017
+19
R
E
C
With rapid advances in understanding molecular pathogenesis of human diseases in the era of genome sciences and systems biology, it is anticipated that increasing numbers of therapeutic genes or targets will become available for targeted therapies. Despite numerous setbacks, efficacious gene and/or cell-based therapies still hold the great promise to revolutionize the clinical management of human diseases. It is wildly recognized that poor gene delivery is the limiting factor for most in vivo gene therapies. There has been a long-lasting interest in using viral vectors, especially adenoviral vectors, to deliver therapeutic genes for the past two decades. Among all currently available viral vectors, adenovirus is the most efficient gene delivery system in a broad range of cell and tissue types. The applications of adenoviral vectors in gene delivery have greatly increased in number and efficiency since their initial development. In fact, among over 2,000 gene therapy clinical trials approved worldwide since 1989, a significant portion of the trials have utilized adenoviral vectors. This review aims to provide a comprehensive overview on the characteristics of adenoviral vectors, including adenoviral biology, approaches to engineering adenoviral vectors, and their applications in clinical and pre-clinical studies with an emphasis in the areas of cancer treatment, vaccination and regenerative medicine. Current challenges and future directions regarding the use of adenoviral vectors are also discussed. It is expected that the continued improvements in adenoviral vectors should provide great opportunities for cell and gene therapies to live up to its enormous potential in personalized medicine.
0
Citation543
0
Save
0

3-D bioprinting technologies in tissue engineering and regenerative medicine: Current and future trends

Elliot Bishop et al.Nov 23, 2017
+6
M
S
E
Advances in three-dimensional (3D) printing have increased feasibility towards the synthesis of living tissues. Known as 3D bioprinting, this technology involves the precise layering of cells, biologic scaffolds, and growth factors with the goal of creating bioidentical tissue for a variety of uses. Early successes have demonstrated distinct advantages over conventional tissue engineering strategies. Not surprisingly, there are current challenges to address before 3D bioprinting becomes clinically relevant. Here we provide an overview of 3D bioprinting technology and discuss key advances, clinical applications, and current limitations. While 3D bioprinting is a relatively novel tissue engineering strategy, it holds great potential to play a key role in personalized medicine.
0
Citation540
0
Save
0

A Comprehensive Analysis of the Dual Roles of BMPs in Regulating Adipogenic and Osteogenic Differentiation of Mesenchymal Progenitor Cells

Quan Kang et al.Jul 10, 2008
+25
Q
W
Q
Pluripotent mesenchymal stem cells (MSCs) are bone marrow stromal progenitor cells that can differentiate into osteogenic, chondrogenic, adipogenic, and myogenic lineages. Several signaling pathways have been shown to regulate the lineage commitment and terminal differentiation of MSCs. Here, we conducted a comprehensive analysis of the 14 types of bone morphogenetic protein (BMPs) for their abilities to regulate multilineage specific differentiation of MSCs. We found that most BMPs exhibited distinct abilities to regulate the expression of Runx2, Sox9, MyoD, and PPARγ2. Further analysis indicated that BMP-2, BMP-4, BMP-6, BMP-7, and BMP-9 effectively induced both adipogenic and osteogenic differentiation in vitro and in vivo. BMP-induced commitment to osteogenic or adipogenic lineage was shown to be mutually exclusive. Overexpression of Runx2 enhanced BMP-induced osteogenic differentiation, whereas knockdown of Runx2 expression diminished BMP-induced bone formation with a decrease in adipocyte accumulation in vivo. Interestingly, overexpression of PPARγ2 not only promoted adipogenic differentiation, but also enhanced osteogenic differentiation upon BMP-2, BMP-6, and BMP-9 stimulation. Conversely, MSCs with PPARγ2 knockdown or mouse embryonic fibroblasts derived from PPARγ2−/− mice exhibited a marked decrease in adipogenic differentiation, coupled with reduced osteogenic differentiation and diminished mineralization upon BMP-9 stimulation, suggesting that PPARγ2 may play a role in BMP-induced osteogenic and adipogenic differentiation. Thus, it is important to understand the molecular mechanism behind BMP-regulated lineage divergence during MSC differentiation, as this knowledge could help us to understand the pathogenesis of skeletal diseases and may lead to the development of strategies for regenerative medicine.
0
Citation360
0
Save
0

GAPDH suppresses adenovirus-induced oxidative stress and enables a superfast production of recombinant adenovirus

Guozhi Zhao et al.May 31, 2024
+21
Y
P
G
Recombinant adenovirus (rAdV) is a commonly used vector system for gene transfer. Efficient initial packaging and subsequent production of rAdV remains time-consuming and labor-intensive, possibly attributable to rAdV infection-associated oxidative stress and reactive oxygen species (ROS) production. Here, we show that exogenous GAPDH expression mitigates adenovirus-induced ROS-associated apoptosis in HEK293 cells, and expedites adenovirus production. By stably overexpressing GAPDH in HEK293 (293G) and 293pTP (293GP) cells, respectively, we demonstrated that rAdV-induced ROS production and cell apoptosis were significantly suppressed in 293G and 293GP cells. Transfection of 293G cells with adenoviral plasmid pAd-G2Luc yielded much higher titers of Ad-G2Luc at day 7 than that in HEK293 cells. Similarly, Ad-G2Luc was amplified more efficiently in 293G than in HEK293 cells. We further showed that transfection of 293GP cells with pAd-G2Luc produced much higher titers of Ad-G2Luc at day 5 than that of 293pTP cells. 293GP cells amplified the Ad-G2Luc much more efficiently than 293pTP cells, indicating that exogenous GAPDH can further augment pTP-enhanced adenovirus production. These results demonstrate that exogenous GAPDH can effectively suppress adenovirus-induced ROS and thus accelerate adenovirus production. Therefore, the engineered 293GP cells represent a superfast rAdV production system for adenovirus-based gene transfer and gene therapy.
0
Citation1
0
Save
0

Personalized composite scaffolds for accelerated cell- and growth factor-free craniofacial bone regeneration

Mirae Kim et al.Feb 21, 2024
+12
Y
C
M
Abstract Approaches to regenerating bone often rely on the integration of biomaterials and biological signals in the form of cells or cytokines. However, from a translational point of view, these approaches face challenges due to the sourcing and quality of the biologic, unpredictable immune responses, complex regulatory paths, and high costs. We describe a simple manufacturing process and a material-centric 3D-printed composite scaffold system (CSS) that offers distinct advantages for clinical translation. The CSS comprises a 3D-printed porous polydiolcitrate-hydroxyapatite composite elastomer infused with a polydiolcitrate-graphene oxide hydrogel composite. Using a continuous liquid interface production 3D printer, we fabricate a precise porous ceramic scaffold with 60% hydroxyapatite content resembling natural bone. The resulting scaffold integrates with a thermoresponsive hydrogel composite, customizable in situ to fit the defect. This hybrid phasic porous CSS mimics the bone microenvironment (inorganic and organic) while allowing independent control of each material phase (rigid and soft). The CSS stimulates osteogenic differentiation in vitro and in vivo . Moreover, it promotes M2 polarization and blood vessel ingrowth, which are crucial for supporting bone formation. Our comprehensive micro-CT analysis revealed that within 4 weeks in a critical-size defect model, the CSS accelerated ECM deposition (8-fold) and mineralized osteoid (69-fold) compared to the untreated. Our material-centric approach delivers impressive osteogenic properties and streamlined manufacturing advantages, potentially expediting clinical application for bone reconstruction surgeries.
0

Combined wedge resection for lower lip debulking in Melkersson–Rosenthal syndrome

Hope Xu et al.May 23, 2024
B
R
P
H
Melkersson–Rosenthal syndrome (MRS) is a rare neuro-mucocutaneous granulomatous disorder classically defined as a triad of recurrent orofacial edema, lingua plicata, and facial paralysis that present in the second and third decades of life.1 The full triad of symptoms has been quoted as occurring in only 8%–33% of patients, and given the heterogeneity in presentation, it often goes undiagnosed for years.2, 3 MRS tends to present similarly in two other conditions, granulomatous cheilitis (GC) and orofacial granulomatosis (OG), and as such is often discussed alongside them.2 The underlying pathology behind these disorders has yet to be elucidated, and suggestions range from local hypersensitivity reactions,4, 5 processes akin to other granulomatous diseases, such as sarcoidosis and Crohns disease,6-9 and genetic predispositions evidenced by familial linkage and observed human leukocyte antigen overexpression.10, 11 Given the rare nature of the disease and a lack of clear etiology driving the disease process, treatments for MRS and associated GC/OG remain disjointed with no wide consensus and limited proven efficacy. A recent systematic review demonstrates that the literature is currently limited to individual case reports and small case series with no prospective studies. Furthermore, medical treatment described in the literature is heavily varied, including steroids, antibiotics, immunosuppressive therapy, and avoidance of suspected triggers.2 Though the presentation of MRS is heterogeneous, the lips are one of the most commonly affected areas with case series reporting 71%–96%12, 13 of patients exhibiting edema and swelling of the lips. Notably, medical management alone is often insufficient in correcting macrocheilia resulting in persistent esthetic and functional disturbances. This is likely partially driven by the irreversible soft tissue changes that occur as the disease develops as lymphoplasmacytic inflammatory and granulomatous infiltrates progress to fibrosis.14 Surgical management, specifically reduction cheiloplasty, has been shown to be an effective treatment for persistent medically refractory macrocheilia with satisfactory long-term outcomes. Multiple surgical approaches have been described, including wedge resections,15 wedge resections with z-plasties for fissures,12 fleur-de-lis resection with a transmodiolar labial suspension suture,16 transverse semilunar incisions (the Conway method) accompanied by tangential resection of the orbicularis,17-20 and the Mouly method.21 Here, we present a case of a 20-year-old man who presented with enlargement and ptosis of the lower lip secondary to MRS and underwent surgical management via combined transverse and vertical wedge resection for his orofacial edema. A 20-year-old man with no known past medical history presented for evaluation for a 3-year history of recurrent lower lip swelling. When the swelling was first noted, it had been managed at an outside hospital with imaging and excision with pathology compatible with benign oral mucosa. However, the patient's lip swelling recurred shortly thereafter. He then attempted one round of sclerotherapy with diagnostic angiogram, which significantly exacerbated the swelling. He was subsequently referred to plastic surgery for further evaluation complaining of secondary ptosis causing irritation, dryness, and incompetence of the lip. On physical examination, the patient demonstrated diffuse enlargement of the lower lip with denudation of the wet vermilion and mild Class III occlusion. There was severe lower lip edema and secondary ptosis (Figure 1A,B). Furthermore, there was evidence of tongue fissuring. Both facial and trigeminal nerve exams were full and intact bilaterally. After a history of angioedema or allergic symptoms was ruled out, the patient underwent imaging with MRI with contrast for further characterization. Imaging confirmed diffuse soft tissue swelling of the lower lip without clear radiologic evidence of etiology and a nonspecific mildly prominent right level 1 lymph node. Considering his refractory response to prior excision and conservative therapy, surgical debulking of the lower lip with possible preoperative embolization was planned. Preoperative photographs demonstrating diffuse lower lip edema with secondary ptosis (A) at rest and (B) with smile. The patient was referred to neurointerventional radiology for neuroangiogram and was found to have large branches from the lingual artery bilaterally entering the lower lip with no evidence of shunting, arteriovenous malformation, or tumor blush. The patient proceeded to planned surgery 1 week later. Surgical debulking was performed via combined vertical and transverse wedge resections. The degree of central wedge resection was first marked out measuring 2.5–3.0 cm in width, with an accompanying transverse semilunar excision (Figure 2A,B). The vertical wedge resection was carried out through the full thickness of the lip (Figure 2C), and initial muscle and deep dermal sutures were placed to reapproximate the vermilion-cutaneous junction. Next, the transverse wedge resection was defined and flaps were extended out from the midline toward each commissure. A broad triangle of infiltrative process was noted deep at the level of orbicularis oris and mucosa, which was included in the resection through the full vertical height of the lip. The excess tissue was advanced and resected, and closure was aligned such so that all four segments of the flap did not meet at a single point. A multilayered closure was completed to minimize tension on the mucosa and flaps (Figure 2D–F). Final pathology demonstrated extensive fibrosis and scattered non-necrotizing granulomas positive for CD68 on immunohistochemistry consistent with MRS. Intraoperative photos for (A) planned transverse semilunar and (B) vertical (central) wedge resections, (C) first stage full thickness vertical (central) wedge resection and side-by-side comparison of (D, E) preoperative, and (F) postoperative lower lip after resection and repair. At the 1-week and 3-week follow-up, there was a marked reduction in lower lip volume and wet lip show. Oral continence, labial sensation, and lip movement all improved rapidly with intact repair. At the 2-month follow-up, the patient noted early signs of expected scar contracture at the vermilion-cutaneous junction, and at 6 months, he began receiving kenalog injections to assist with scar resolution. He completed three rounds of injections at his 1-year follow-up (Figure 3). At his 16-month follow-up, the patient opted to undergo a final z-plasty revision at the labiomental fold under local anesthesia to optimize scar contour. Throughout his recovery, the patient's lip remained stable in size with no healing issues or signs of recurrence. Postoperative photographs obtained at 12-month follow-up. Melkersson–Rosenthal syndrome most commonly presents mono-symptomatically and rarely presents with the full classic triad it is known for.22 This lends complexity to the process of diagnosing and treating individuals who suffer isolated symptoms as they are often referred to multiple specialists and undergo a spectrum of treatment modalities with otolaryngologists, dermatologists, plastic surgeons, and ophthalmologists for seemingly unrelated issues. Though our patient's presentation was not complicated by the addition of facial paralysis, a final diagnosis and opportunity for genetic counseling was still delayed by multiple consultations, rounds of imaging, and both surgical and nonsurgical interventions. Though a clear understanding of the etiology behind MRS remains elusive, surgical management has been demonstrated to play a crucial role in persistent and refractory orofacial swelling. Lip swelling that has progressed to a degree involving infiltrative fibrosis and granulomatosis cannot be structurally undone with noninvasive methods as seen in the case of our patient here. The goal of surgical management of the MRS lip should be to debulk to improve lip function, restore lip symmetry, and resect affected mucosa and/or muscle to prevent recurrence. The reduction cheiloplasty discussed in this case report can be best described as a modified Conway procedure, featuring a transverse mucosal incision dorsal to the vermilion border combined with a central wedge excision, addressing both bulk and infiltrated mucosa.17 A similar approach has been described in a case report by Azimi et al. for a patient suffering from upper lip swelling with confirmed MRS19 featuring an extended resection of the orbicularis oris and mucosa for redundancy. In their report, the patient enjoyed similar improvements in volume, cosmesis, oral continence, and sensation at the 5-month follow-up, solidifying the efficacy of the described approach for both upper and lower lip swelling. Furthermore, the extended and frequent degree of follow-up documented in our experience underscores the longevity of our patient's outcome and his associated satisfaction in the absence of major revisions. Melkersson–Rosenthal syndrome is a rare and underdiagnosed disease process that remains difficult to identify and treat. The case presented here underscores the value of timely diagnosis and surgical excision in resolving persistent macrocheilia refractory to noninvasive treatments due to chronic granulomatosis and fibrosis. Appropriate planning of the reduction cheiloplasty should address bulk, symmetry, and degree of infiltration to produce a lasting result balancing cosmesis and function. Hope Xu: Organization and drafting of manuscript and revisions, as well as figure assembly. Pranav Haravu: Drafting of manuscript. Russell R. Reid: Co-surgeon, manuscript review. Bruce Bauer: Senior surgeon, manuscript review. The authors received no funding for data collection or preparation of the manuscript. Russell R. Reid is a member of Pediatric Discovery Editorial Board. To minimize bias, he was excluded from all the editorial decision-making related to the acceptance for publication. The other authors declare no conflicts of interest. The patient presented in this study completed informed consent, photographic consent, and consent for publication. All data reported in this manuscript is in compliance with approved IRB protocol and standard ethical principles. Per University of Chicago Medicine Institutional Review Board Guidelines, this case report study was exempt from committee review and therefore approved for publication. Data sharing is not applicable to this article as no new data were created or analyzed in this study.