Name: Ein analytisches Werkzeug-Box für umfassende biochemische, strukturelle und Transkriptom Evaluation of Oral Biofilme von Mutans Streptokokken Mediated (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-25T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 9 s
Description: Erfahren Sie eine neue Toolbox zur Analyse oraler Biofilme durch Fluoreszenzbildgebung und spezialisierte Software. Diese Methode ermöglicht die simultane Visualisierung von Bakterien und extrazellulären Polysacchariden für umfassende strukturelle und transkriptomische Studien.

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Die Autoren bedanken sich bei Dr. Gary Xie und Herbert Lee für die Entwicklung des MDV danken. Wir danken auch Drs. Simone Duarte, Ramiro Murata, Jae-Gyu Jeon, Jacqueline Abranches und Frau Stacy Gregoire für ihre technischen und wissenschaftlichen Beitrag für die analytische Komponenten der Tool-Box. Diese Studie wurde zum Teil durch USPHS Forschungsstipendium DE018023 vom National Institute of Dental und kraniofaziale Forschung gefördert.

<ol><li>Costerton, J. W., Stewart, P. S., Greenberg, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+biofilms%3A+a+common+cause+of+persistent+infections%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Bacterial biofilms: a common cause of persistent infections.</a> Science. 284, 1318-1322 (1999).</li>
<li>Branda, S. S., Vik, S., Friedman, L., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofilms%3A+the+matrix+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Biofilms: the matrix revisited.</a> Trends Microbiol. 13, 20-26 (2005).</li>
<li>Leme, P. aes, Koo, A. F., Bellato, H., Bedi, C. M., G, J. A. C. ury <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+sucrose+in+cariogenic+dental+biofilm+formation--new+insight%5BTitle%5D)+AND+%22J+Dent+Res%22%5BJournal%5D)">The role of sucrose in cariogenic dental biofilm formation--new insight.</a> J Dent Res. 85, 878-887 (2006).</li>
<li>Koo, H., Schobel, B. D., Scott-Annem, K., Watson, G., Bowen, W. H., Cury, J. A., Rosalen, P. L., Park, Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Apigenin+and+tt-farnesol+with+fluoride+effects+on+S.+mutans+biofilms+and+dental+caries%5BTitle%5D)+AND+%22J+Dent+Res%22%5BJournal%5D)">Apigenin and tt-farnesol with fluoride effects on S. mutans biofilms and dental caries.</a> J Dent Res. 84, 1016-1020 (2005).</li>
<li>Koo, H., Xiao, J., Klein, M. I., Jeon, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exopolysaccharides+produced+by+Streptococcus+mutans+glucosyltransferases+modulate+the+establishment+of+microcolonies+within+multispecies+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">Exopolysaccharides produced by Streptococcus mutans glucosyltransferases modulate the establishment of microcolonies within multispecies biofilms.</a> J Bacteriol. 192, 3024-3032 (2010).</li>
<li>Jeon, J. G., Klein, M. I., Xiao, J., Gregoire, S., Rosalen, P. L., Koo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influences+of+naturally+occurring+agents+in+combination+with+fluoride+on+gene+expression+and+structural+organization+of+Streptococcus+mutans+in+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Influences of naturally occurring agents in combination with fluoride on gene expression and structural organization of Streptococcus mutans in biofilms.</a> BMC Microbiol. 9, 228-228 (2009).</li>
<li>Klein, M. I., DeBaz, L., Agidi, S., Lee, H., Xie, G., Lin, A. H. M., Hamaker, B. R., Lemos, J. A., Koo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Streptococcus+mutans+transcriptome+in+response+to+starch+and+sucrose+during+biofilm+development%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Streptococcus mutans transcriptome in response to starch and sucrose during biofilm development.</a> PLoS ONE. , 0013478-0013478 (2010).</li>
<li>Lemos, J. A., Abranches, J., Koo, H., Marquis, R. E., Burne, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocols+to+Study+the+Physiology+of+Oral+Biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Protocols to Study the Physiology of Oral Biofilms.</a> Methods Mol Biol. 666, 87-102 (2010).</li>
<li>Koo, H., Hayacibara, M. F., Schobel, B. D., Cury, J. A., Rosalen, P. L., Park, Y. K., Vacca-Smith, A. M., Bowen, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibition+of+Streptococcus+mutans+biofilm+accumulation+and+polysaccharide+production+by+apigenin+and+tt-farnesol%5BTitle%5D)+AND+%22J+Antimicrob+Chemother%22%5BJournal%5D)">Inhibition of Streptococcus mutans biofilm accumulation and polysaccharide production by apigenin and tt-farnesol.</a> J Antimicrob Chemother. 52, 782-789 (2003).</li>
<li>Koo, H., Seils, J., Abranches, J., Burne, R. A., Bowen, W. H., Quivey, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+apigenin+on+gtf+gene+expression+in+Streptococcus+mutans+UA159%5BTitle%5D)+AND+%22Antimicrob.+Agents+Chemother%22%5BJournal%5D)">Influence of apigenin on gtf gene expression in Streptococcus mutans UA159.</a> Antimicrob. Agents Chemother. 50, 542-546 (2006).</li>
<li>Klein, M. I., Duarte, S., Xiao, J., Mitra, S., Foster, T. H., Koo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+and+molecular+basis+of+the+role+of+starch+and+sucrose+in+Streptococcus+mutans+biofilm+development%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Structural and molecular basis of the role of starch and sucrose in Streptococcus mutans biofilm development.</a> Appl Environ Microbiol. 75, 837-841 (2009).</li>
<li>Cury, J. A., Koo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+and+purification+of+total+RNA+from+Streptococcus+mutans+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Biochem%22%5BJournal%5D)">Extraction and purification of total RNA from Streptococcus mutans biofilms.</a> Anal Biochem. 365, 208-214 (2007).</li>
<li>Xiao, J., Koo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+organization+and+dynamics+of+exopolysaccharide+matrix+and+microcolonies+formation+by+Streptococcus+mutans+in+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Structural organization and dynamics of exopolysaccharide matrix and microcolonies formation by Streptococcus mutans in biofilms.</a> J Appl Microbiol. 108, 2103-2113 (2010).</li>
<li>Thurnheer, T., Gmür, R., Shapiro, S., Guggenheim, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+transport+of+macromolecules+within+an+in+vitro+model+of+supragingival+plaque%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Mass transport of macromolecules within an in vitro model of supragingival plaque.</a> Appl Environ Microbiol. 69, 1702-1709 (2003).</li>
<li>Chalmers, N. I., Palmer, R. J. J. r, Du-Thumm, L., Sullivan, R., Shi, W., Kolenbrander, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+quantum+dot+luminescent+probes+to+achieve+single-cell+resolution+of+human+oral+bacteria+in+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Use of quantum dot luminescent probes to achieve single-cell resolution of human oral bacteria in biofilms.</a> Appl Environ Microbiol. 73, 630-636 (2007).</li>
<li>Deng, D. M., Hoogenkamp, M. A., Ten Cate, J. M. >, Crielaard, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+metabolic+activity+indicator+in+Streptococcus+mutans+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22J+Microbiol+Methods%22%5BJournal%5D)">Novel metabolic activity indicator in Streptococcus mutans biofilms.</a> J Microbiol Methods. 77, 67-71 (2009).</li>
</ol>

In dieser Präsentation haben wir gezeigt, zwei kritische Komponenten des Analytical Tool-Box (EPS / Bakterien Bildgebung und Microarray Data Mining / Verarbeitung), die Vielseitigkeit und Brauchbarkeit der verschiedenen Tests in das System integriert. Offensichtlich ist die Tool-Box das umfassende (Vergleich) und die gleichzeitige Analyse der verschiedenen Aspekte der Biofilme Biochemie, Architektur und Genexpression als Reaktion auf die verschiedenen experimentellen Bedingungen mit Hilfe eines in-vitro-Modell ...

<table><tbody><tr><td>Syto 9</td><td>Invitrogen</td><td>S34854</td><td></td></tr><tr><td>Syto 60</td><td>Invitrogen</td><td>S11342</td><td></td></tr><tr><td>Dextran-konjugiertes Alexa 647</td><td>Invitrogen</td><td>D22914</td><td></td></tr><tr><td>Olympus FV1000 Zwei-Photonen-Laser-Scanning-Mikroskop</td><td>Olympus Corporation</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ein analytisches werkzeug-box für umfassende biochemische, strukturelle und transkriptom evaluation of oral biofilme von mutans streptokokken mediated

An Analytical Tool-box for Comprehensive Biochemical, Structural and Transcriptome Evaluation of Oral Biofilms Mediated by Mutans Streptococci

Biofilme sind hochdynamische, organisiert und strukturiert Gemeinden von mikrobiellen Zellen in eine extrazelluläre Matrix der variablen Dichte und Zusammensetzung 1, 2 verstrickt. In der Regel bilden sich Biofilme von der ersten mikrobiellen Anlage auf einer Fläche durch die Bildung von Zellverbänden (oder Mikrokolonien) und die weitere Entwicklung und Stabilisierung der Mikrokolonien, die in einer komplexen extrazellulären Matrix auftreten gefolgt. Die Mehrheit der Biofilm Matrizen Hafen Exopolysaccharide (EPS) und zahnärztliche Biofilme sind keine Ausnahme, vor allem diejenigen mit Karies Krankheit, die meist durch Streptococcus mutans 3 sind vermittelten verbunden. Die EPS werden von Mikroorganismen (S. mutans, einen wesentlichen Beitrag) durch extrazelluläre Enzyme, wie Glucosyltransferasen Verwendung von Saccharose in erster Linie als Substrat 3 synthetisiert. Studien von Biofilmen auf der Zahnoberfläche gebildet sind besonders anspruchsvoll aufgrund ihrer ständigen Belastung durch Umwelt-Herausforderungen mit komplexen Diät-host-mikrobielle auftretenden Wechselwirkungen in der Mundhöhle verbunden. Ein besseres Verständnis der dynamischen Veränderungen der strukturellen Organisation und Zusammensetzung der Matrix, Physiologie und Transkriptom / Proteom-Profil von Biofilm-Zellen als Antwort auf diese komplexen Wechselwirkungen würden weiter vorantreiben dem aktuellen Wissenstand, wie orale Biofilme modulieren Pathogenität. Deshalb haben wir ein analytisches Werkzeug-Box Biofilm Analyse bei strukturellen, biochemischen und molekularen Ebene zu erleichtern durch die Kombination von allgemein verfügbaren und neuen Techniken mit maßgeschneiderter Software für die Datenanalyse entwickelt. Standard-analytische (kolorimetrische Assays, RT-qPCR und Microarrays) und neuartige Fluoreszenz-Verfahren (für die gleichzeitige Kennzeichnung von Bakterien und EPS) wurden mit spezieller Software für die Datenanalyse, die komplexe Natur der oralen Biofilm-Forschung-Adresse integriert. Das Tool-Box besteht aus 4 verschiedenen, aber miteinander verbundenen Schritten (Abbildung 1) besteht aus: 1) Bioassays, 2) Raw Data Input, 3) Data Processing, und 4) Data Analysis. Wir nutzten unsere in vitro Biofilm-Modell und spezifischen experimentellen Bedingungen, den Nutzen und die Flexibilität der Tool-Box zu demonstrieren. Der Biofilm-Modell ist einfach, reproduzierbar und mehrere Replikate von einem einzigen Experiment kann gleichzeitig 4 erfolgen, 5. Darüber hinaus ermöglicht es zeitliche Auswertung, Einbindung verschiedener Mikroben-Spezies 5 und Beurteilung der Auswirkungen von unterschiedlichen experimentellen Bedingungen (z. B. Behandlungen 6; Vergleich von Knockout-Mutanten vs Elternstamm 5; Kohlenhydrate Verfügbarkeit 7). Hier beschreiben wir zwei spezifische Komponenten der Tool-Box, einschließlich (i) neue Software für Microarray Data Mining / Organisation (MDV) und Fluoreszenz-Imaging-Analyse (DUOSTAT), und (ii) in situ EPS-Kennzeichnung. Wir bieten auch eine experimentelle Fall zeigt, wie das Tool-Box kann mit Biofilmen Analyse, Daten-Organisation, Integration und Interpretation zu unterstützen.

Biofilme auf der Zahnoberfläche gebildet sind sehr komplex und in denen konstante angeborenen und exogene ökologischen Herausforderungen, die ihre Architektur modulieren, Physiologie und Transkriptom. Wir entwickelten eine Toolbox, um die Zusammensetzung, die strukturelle Organisation und Genexpression von oralen Biofilmen, die auf andere Bereiche der Biofilm-Forschung angepasst werden können zu prüfen.

Ein analytisches Werkzeug-Box für umfassende biochemische, strukturelle und Transkriptom Evaluation of Oral Biofilme von Mutans Streptokokken Mediated

Biofilme sind hochdynamische, organisierte und strukturierte Gemeinschaften mikrobieller Zellen, die in eine extrazelluläre Matrix variabler Dichte und ...

Biobeschichtungen, die sich auf Zahnoberflächen bilden, sind äußerst komplex und strukturiert. Mikrobielle Gemeinschaften sind in einer extrazellulären Matrix eingebettet und ständigen Umweltbelastungen ausgesetzt. Das übergeordnete Ziel hier ist es, zwei spezifische Bestandteile eines analytischen Werkzeugsatzes vorzustellen, der darauf ausgelegt ist, strukturelle und molekulare Untersuchungen unter Berücksichtigung der komplexen Natur oraler Biofilme zu erleichtern, indem eine neuartige Fluoreszenz-Bildgebungstechnik mit einer maßgeschneiderten Software zur Datenverarbeitung und -analyse kombiniert wird.Dies wird erreicht, indem zunächst spezifische Assays für die Biofilmanalyse, Transkriptom- und Strukturanalyse ausgewählt werden, einschließlich eines neuen Ansatzes zur konfokalen Bildgebung zur simultanen Visualisierung von EPS und Bakterien. Der zweite Schritt des Verfahrens besteht darin, die Rohdaten aus den Bioassays zu sammeln. Der dritte Schritt ist die Verarbeitung der Rohdaten mit spezieller Software, einschließlich des neu entwickelten Programms duo stat für die Kolokalisationsanalyse.Der letzte Schritt besteht darin, die Prozessdaten zu analysieren, einschließlich der

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Research

Forschung

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologie und Infektion

Wir präsentieren ein Protokoll für die strukturelle und Analyse der Zusammensetzung der natürlichen oralen Biofilm aus kieferorthopädischen Apparaturen...

Oral Biofilm Analyse Palatal Expander durch Fluoreszenz in situ Hybridisierung und konfokale Laser Scanning Mikroskopie

Quelle: Schlafer, S, und Frost Kristensen, M. Überwachung des extrazellulären pH-Werts in Reichsübergreifenden Biofilmen mittels Konfokalmikroskopie. J. Vis. Exp. (2020)Dieses Video demonstriert die Kultivierung von Streptococcus mutans- und Candida albicans-Reichs-Biofilmen unter oralähnlichen Bedingungen, um bakteriel-pilz-Interaktionen zu modellieren und so die Untersuchung mikrobieller Synergie, glucanvermittelter Adhäsion und acidogener Virulenz in der oralen Pathogenese zu untersuchen.

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Source: Alshehri, M. et. al., Organotypic Tissue Model Systems for Investigating Host-Pathogen Interactions In Vitro. J. Vis. Exp. (2025)This video demonstrates a co-culture model using multi-species oral biofilms and human oral epithelium. It highlights epithelial immune activation and enables the downstream analysis of host-pathogen interaction.

A Transwell Tissue Model for Studying Interactions Between Human Oral Biofilms and Epithelium

Es wird ein Protokoll für die gleichzeitige Quantifizierung und den Vergleich von drei zellulären und extrazellulären Komponenten innerhalb von Biofilmen vorgestellt. Die Methodik umfasst den Einsatz von konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie, Biofilm-Strukturanalyse- und Visualisierungssoftware sowie statistischer Analysesoftware.

Gleichzeitige Quantifizierung zellulärer und extrazellulärer Bestandteile von Biofilmen

Das Ziel dieser Verfahren ist es, die Papier Verwendung eines mikrofluidischen Systems für die Entwicklung von Mehrarten Biofilmen, die typischerweise bei humanen supragingivale Plaque identifiziert Arten enthalten beschreiben. Methoden, um die Biofilmarchitektur Biofilm Lebensfähigkeit und ein Konzept für die Ernte Biofilm für kulturabhängig oder kulturunabhängige Analysen hervorgehoben zu beschreiben.

Verwendung eines Hochdurchsatz-<em&gt; In-vitro-</em&gt; Mikrofluidik-System auf die mündliche Multi-Spezies-Biofilme entwickeln

Biofilminfektionen zeigen eine hohe Toleranz gegenüber Chemotherapien. Kein einzelner Assay erfasst die Komplexität von Biofilmen. Stattdessen werden komplementäre Assays benötigt. Wir präsentieren eine Screening-Plattform (entwickelt für S. aureus), die Assays für Viabilität, Biomasse und Biofilmmatrix kombiniert. Es ermöglicht die Entdeckung von Anti-Biofilm-Medikamenten, einschließlich der Bewertung langfristiger chemotherapeutischer Wirkungen.

Eine Plattform von Assays Anti-Biofilm auf die Erforschung der natürlichen Substanzbibliotheken Geeignet

Änderungen in der mündlichen Microbiome während der gesamten Kindheit sind von wachsendem Interesse. Vergleich der verschiedenen Microbiome Studien zeigt einen Mangel an standardisierten Probenahme Protokolle. Begrenzten Raum macht Probenahme Ton subgingivalen Sulcus von schwierigen Kindern. Papier Punkt Probenahme präsentiert sich hier im Detail als die Methode der Wahl für diesen Bereich.

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Systematischer Ansatz zur Identifizierung neuartiger antimikrobieller und Antibiofilmmoleküle aus Pflanzenextrakten und -fraktionen zur Vorbeugung von Zahnkaries

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Erfahren Sie eine neue Toolbox zur Analyse oraler Biofilme durch Fluoreszenzbildgebung und spezialisierte Software. Diese Methode ermöglicht die simultane Visualisierung von Bakterien und extrazellulären Polysacchariden für umfassende strukturelle und transkriptomische Studien.

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Ein analytisches Werkzeug-Box für umfassende biochemische, strukturelle und Transkriptom Evaluation of Oral Biofilme von Mutans Streptokokken Mediated

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