Name: 銅ナノ粒子による細菌のプログラム細胞死の研究 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-05-16T13:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 22 s
Description: 学ぶ銅ナノ粒子の殺菌効果と活性酸素種生成、細菌のプログラム細胞死経路の関与について。大腸菌、Acinetobacter baumannii、Staphylococcus aureusを用いた実験的手法で、抗菌メカニズムの解明に貢献します。

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<ol><li>Anees Ahmad, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bactericidal+activity+of+silver+nanoparticles%3A+A+mechanistic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Sci+Energy+Technol%22%5BJournal%5D)">Bactericidal activity of silver nanoparticles: A mechanistic review.</a> Mater Sci Energy Technol. 3, 756-769 (2020).</li>
<li>Zhang, Y., Shareena Dasari, T. P., Deng, H., Yu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antimicrobial+activity+of+gold+nanoparticles+and+ionic+gold%5BTitle%5D)+AND+%22J+Environ+Sci+Health+C+Environ+Carcinog+Ecotoxicol+Rev%22%5BJournal%5D)">Antimicrobial activity of gold nanoparticles and ionic gold.</a> J Environ Sci Health C Environ Carcinog Ecotoxicol Rev. 33 (3), 286-327 (2015).</li>
<li>Solioz, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSolioz%2C+M+%22Copper+and+Bacteria%3A+Evolution%2C+Homeostasis+and+ToxicitySpringerBriefs+in+Molecular+Science%22">Copper and Bacteria: Evolution, Homeostasis and ToxicitySpringerBriefs in Molecular Science</a>. Ch 2, Springer Cham. 11-19 (2018).</li>
<li>Ma, X., Zhou, S., Xu, X., Du, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Copper-containing+nanoparticles%3A+Mechanism+of+antimicrobial+effect+and+application+in+dentistry-a+narrative+review%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Surg%22%5BJournal%5D)">Copper-containing nanoparticles: Mechanism of antimicrobial effect and application in dentistry-a narrative review.</a> Front Surg. 9, 905892(2022).</li>
<li>Draviana, H. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+and+charge+effects+of+metal+nanoclusters+on+antibacterial+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nanobiotechnology%22%5BJournal%5D)">Size and charge effects of metal nanoclusters on antibacterial mechanisms.</a> J Nanobiotechnology. 21 (1), 428(2023).</li>
<li>Hasanuzzaman, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+ROS+metabolism+in+plants+under+environmental+stress%3A+A+review+of+recent+experimental+evidence%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Regulation of ROS metabolism in plants under environmental stress: A review of recent experimental evidence.</a> Int J Mol Sci. 21 (22), ijms21228695(2020).</li>
<li>Lai, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+size+and+concentration+of+copper+nanoparticles+on+the+antimicrobial+activity+in+Escherichia+coli+through+multiple+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Effect of size and concentration of copper nanoparticles on the antimicrobial activity in Escherichia coli through multiple mechanisms.</a> Nanomaterials (Basel). 12 (21), 12213715(2022).</li>
<li>Sai, D. L., Lee, J., Nguyen, D. L., Kim, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tailoring+photosensitive+ROS+for+advanced+photodynamic+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Mol+Med%22%5BJournal%5D)">Tailoring photosensitive ROS for advanced photodynamic therapy.</a> Exp Mol Med. 53 (4), 495-504 (2021).</li>
<li>Peeters, S. H., de Jonge, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((For+the+greater+good%3A+Programmed+cell+death+in+bacterial+communities%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiol+Res%22%5BJournal%5D)">For the greater good: Programmed cell death in bacterial communities.</a> Microbiol Res. 207, 161-169 (2018).</li>
<li>Allocati, N., Masulli, M., Di Ilio, C., De Laurenzi, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Die+for+the+community%3A+An+overview+of+programmed+cell+death+in+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Death+Dis%22%5BJournal%5D)">Die for the community: An overview of programmed cell death in bacteria.</a> Cell Death Dis. 6 (1), e1609(2015).</li>
<li>Kolodkin-Gal, I., Sat, B., Keshet, A., Engelberg-Kulka, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+communication+factor+EDF+and+the+toxin-antitoxin+module+mazEF+determine+the+mode+of+action+of+antibiotics%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">The communication factor EDF and the toxin-antitoxin module mazEF determine the mode of action of antibiotics.</a> PLoS Biol. 6 (12), e319(2008).</li>
<li>Lai, M. J., Huang, Y. W., Wijaya, J., Liu, B. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLai%2C+MJ+%22Copper+Overview%22">Copper Overview</a>. Fernández, G. D. Ch 4, IntechOpen. (2024).</li>
<li>Macomber, L., Imlay, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+iron-sulfur+clusters+of+dehydratases+are+primary+intracellular+targets+of+copper+toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">The iron-sulfur clusters of dehydratases are primary intracellular targets of copper toxicity.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (20), 8344-8349 (2009).</li>
<li>Ramos-Zúñiga, J., Bruna, N., Pérez-Donoso, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toxicity+mechanisms+of+copper+nanoparticles+and+copper+surfaces+on+bacterial+cells+and+viruses%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Toxicity mechanisms of copper nanoparticles and copper surfaces on bacterial cells and viruses.</a> Int J Mol Sci. 24 (13), ijms241310503(2023).</li>
<li>Ihara, M., Shichijo, K., Takeshita, S., Kudo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wortmannin%2C+a+specific+inhibitor+of+phosphatidylinositol-3-kinase%2C+induces+accumulation+of+DNA+double-strand+breaks%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radiat+Res%22%5BJournal%5D)">Wortmannin, a specific inhibitor of phosphatidylinositol-3-kinase, induces accumulation of DNA double-strand breaks.</a> J Radiat Res. 61 (2), 171-176 (2020).</li>
<li>Yang, Y. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+and+interpretation+of+current+autophagy+inhibitors+and+activators%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Pharmacol+Sin%22%5BJournal%5D)">Application and interpretation of current autophagy inhibitors and activators.</a> Acta Pharmacol Sin. 34 (5), 625-635 (2013).</li>
<li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+caspase+inhibitor+Z-VAD-FMK+alleviates+endotoxic+shock+via+inducing+macrophages+necroptosis+and+promoting+MDSCs-mediated+inhibition+of+macrophages+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Immunol%22%5BJournal%5D)">The caspase inhibitor Z-VAD-FMK alleviates endotoxic shock via inducing macrophages necroptosis and promoting MDSCs-mediated inhibition of macrophages activation.</a> Front Immunol. 10, 1824(2019).</li>
<li>Solioz, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSolioz%2C+M+%22Copper+and+Bacteria%3A+Evolution%2C+Homeostasis+and+ToxicitySpringerBriefs+in+Molecular+Science%22">Copper and Bacteria: Evolution, Homeostasis and ToxicitySpringerBriefs in Molecular Science</a>. Chapter 3, Springer. Cham. 21-48 (2018).</li>
<li>Greene, N. P., Koronakis, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+metal+resistance%3A+Coping+with+copper+without+cooperativity%5BTitle%5D)+AND+%22mBio%22%5BJournal%5D)">Bacterial metal resistance: Coping with copper without cooperativity.</a> mBio. 12 (3), e0065321(2021).</li>
<li>Butsyk, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Copper+nanoparticle+loaded+electrospun+patches+for+infected+wound+treatment%3A+from+development+to+in-vivo+application%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Copper nanoparticle loaded electrospun patches for infected wound treatment: from development to in-vivo application.</a> Polymers (Basel). 16 (19), polym16192733(2024).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Acinetobacter baumannii ブーベとグリモン株&nbsp;</td><td>American Type Culture Collection (ATCC)、マナサス、バージニア州、米国</td><td>17978</td><td>CuNP 毒素実験用細菌</td></tr><tr><td>Bio-Rad iMark Microplate Reader</td><td>Bio-Rad Laboratories、Hercules、CA、USA</td><td>168-1130</td><td>細菌生存率アッセイの吸光度測定に使用されます。</td></tr><tr><td>細胞透過性2',7'-ジクロロジヒドロフルオレセインジアセチンジアセチン&NBSP;(H2DCFDA)</td><td>Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA</td><td>D6883</td><td>処理された細菌細胞の活性酸素種 (ROS) の検出に使用されます。</td></tr><tr><td>銅ナノ粒子 (CuNP) 25 nm</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA</td><td>774081</td><td>CuNP ストック溶液の調製に使用 銅</td></tr><tr><td>ナノ粒子 (CuNPs) 60-80 nm</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis,</td> MO, USA <td>774103</td><td>CuNP ストック溶液の調製に使用されます</td></tr><tr><td>Escherichia coli (Migula) Castellani and Chalmers</td><td>American Type Culture Collection (ATCC), Manassas, VA, USA</td><td>25922</td><td>CuNP毒素実験用細菌</td></tr><tr><td>Gallios フローサイトメーター</td><td>Beckman Coulter, Brea, CA, USA</td><td></td> 活性<td>酸素種の検出を含む複数の実験におけるフローサイトメトリー分析に使用されます。</td></tr><tr><td>LB 寒天</td><td>FocusBio、苗栗、台湾</td><td>LBA500</td><td>細菌の培養に使用</td></tr><tr><td>Luria-Bertani (LB) ブロス</td><td>Becton、Dickinson and Company、スパークス、メリーランド州、米国</td><td>244620</td><td>細菌の培養に使用されます</td></tr><tr><td>ネクロスルホンアミド (NSA)</td><td>Sigma-Aldrich、セントルイス、ミズーリ州、米国</td><td>480073</td><td>細菌死経路研究における前処理のモジュレーターとして使用されます。</td></tr><tr><td>PrestoBlue Cell Viability Reagent</td><td>Invitrogen, Carlsbad, CA, USA</td><td>P50200</td><td>蛍光による細胞生存率の評価に使用されます。</td></tr><tr><td>SBI-0206965 (SBI)</td><td>BioVision、ミルピタス、カリフォルニア州、米国</td><td>9580</td>細菌<td>死経路研究における前処理のモジュレーターとして使用されます。</td></tr><tr><td>ドデシル硫酸ナトリウム (SDS)</td><td>Sigma-Aldrich、セントルイス、ミズーリ州、米国</td><td>L4509</td><td>凝集を減らすための銅ナノ粒子の分散剤として使用されます。</td></tr><tr><td>黄色ブドウ球菌</td><td>American Type Culture Collection (ATCC)、バージニア州マナサス、米国 Bioresource Collection and Research Center (BCRC)、新竹、台湾</td><td>13567</td><td>CuNP 毒素実験用細菌</td></tr><tr><td>Varioskan LUX マルチモード マイクロプレート リーダー</td><td>Thermo Fisher Scientific、ウォルサム、マサチューセッツ州、米国</td><td>VLBLATGD2</td><td>細胞生存率アッセイの蛍光測定に使用</td></tr><tr><td>Wortmannin (Wort)</td><td>米国マサチューセッツ州アブカム</td><td>ab120148</td><td>細菌死経路研究における前処理のモジュレーターとして使用されます。</td></tr><tr><td>Z-VAD-FMK (Z-VAD)</td><td>Sigma-Aldrich、セントルイス、ミズーリ州、米国</td><td>V116</td><td>細菌死経路研究における前処理のモジュレーターとして使用されます。</td></tr></tbody></table>

銅ナノ粒子による細菌のプログラム細胞死の研究

Studying Copper Nanoparticle-Induced Programmed Cell Death in Bacteria

3つの病原体における2サイズCuNPの抗菌活性 3つの日和見病原体(大腸菌、 黄色ブドウ球菌、 およびA.バウマニー)を使用して、CuNPの殺菌活性をテストしました。細菌を 0 μg/mL、1 μg/mL、5 μg/mL、10 μg/mL、50 μg/mL、および 100 μg/mL の 20 nm または 60 nm CuNP で処理し、コロニー数から導き出された最小殺菌濃度(MBC)を使用して殺菌活性を決定しました。私たちの結果は、3つの株すべてについて、両方のサイズのCuNP(図1)の正の殺菌効果を示しました。 大腸菌では、20 nm および 60 nm CuNP 処理でそれぞれ 1 μg/mL および 5 μg/mL からコロニー数の有意な減少が観察されました(図 1A)。対照的に、 黄色ブドウ球菌 のコロニー数の顕著な減少は、両方のサイズのCuNPのすべての濃度で示されました(<s...

Recently, concerns over multidrug-resistant pathogens and incurable infections have increased due to the overuse and misuse of antibiotics. Nanomaterials, ...

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Research

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Medicine

医学

マルチスペクトルイメージングフローサイトメトリーによるナノ粒子と細菌の細胞内在化を分析する

このような半導体量子ドット（QD）のようなナノ粒子は、抗微生物や抗がんアプリケーションのために光活性化剤を作成するために使用することができます。このテクニックは、テルル化カドミウム（CdTe）量子ドットを水可溶化抗生物質にそれらを共役、成長曲線とプレートカウントに基づいて、細菌の阻害アッセイを実行する方法を示します。...

成長曲線とプレートカウントにより、量子ドットや細菌の毒性試験の可溶化とバイオ共役

出典: Zhang, Y., et al.細胞内細菌によるエンドリソソーム系のリモデリング研究への蛍光ナノ粒子の応用J. Vis.

細菌感染細胞におけるエンドリソソームリモデリングのナノ粒子媒介可視化

遷移金属と炭素の組み合わせから設計されたナノ粒子複合材料を含む媒体を使ったチューブを考えてみましょう。抗生物質耐性のグラム陽性菌とグラム陰性菌を別々のチューブに試験サンプルとして導入します。未処理の細菌を陰性対照として、抗生物質処理済みの細菌を陽性対照として含めましょう。振ってサンプルを培養します。グラム陰性菌では、多孔質の外膜と薄いペプチドグリカン層がナノ粒子の侵入を促進し、膜の破壊を引き起こします。ナノ粒子は活性酸素種の生成を引き起こし、DNA、タンパク質、膜を損傷させ、細菌の死を増加させます。グラム陽性菌では、テイコ酸で濃縮された厚いペプチドグリカン層がナノ粒子の浸透を制限し、細菌の死を抑えます。次に、培地を使って細菌の懸濁液を連続的に希釈します。希釈液を寒天に盛り込み、コロニー形成を促すために培養し、コロニー数を数えます。テストサンプル中のコロニー数は対照群よりも少なく、ナノ粒子の抗菌効果が確認されています。しかし、この効果はグラム陰性菌の方がグラム陽性菌よりも強かった。...

病原性細菌に対するナノ粒子複合体の抗菌活性の評価

真核生物に見られるものとは異なり、主にそのサイズが小さいなどの細菌内の詳細膜の脱分極とイオン濃度の変化は、測定困難な従来の方法を作ることを研究の不足があります。ここでは、蛍光技術を利用して重要なグラム陽性病原体肺炎連鎖球菌におけるこのようなイベントを監視するための詳細なプロトコール。...

メンブレン極性膜完全性、細胞内イオン濃度の監視の変更<em&gt;肺炎球菌</em&gt;蛍光染料を使用

ウランの酸化銅ナノ粒子による微量元素の除去<em&gt;その場での</em&gt;回復ブリード水と細胞生存率への影響

ここでは、生物学的条件下で液体培地中で小説、高アスペクト比のバイオ複合材料を合成するためのプロトコルを提示します。バイオ複合材料は、それぞれ、直径および長さにマイクロメートルのナノメートルスケール。シスチンと組み合わせた銅ナノ粒子（CNPS）および硫酸銅は、合成のための重要なコンポーネントです。...

生物学的液体培地中でスケーラブルな、メタリック高アスペクト比のナノコンポジットの生成

微生物集団は、全体的な動作を決定することができる実質的な細胞の不均一性を、含まれています。フローサイトメトリーを介して、分子プローブ分析は、細胞の生理的状態を決定することができ、しかし、そのアプリケーションは、種間で変化します。本研究では、偽陽性の結果を過小評価または記録することなく、正確にシアノバクテリアの集団内の細胞の死亡率を決定するためのプロトコルを提供します。...

光合成生物における細胞死を決定するための分子プローブの最適化（<em&gt;アオコ緑膿菌</em&gt;）フローサイトメトリーを使用して

銅および銀のような金属の抗菌特性は何世紀にもわたって認識されてきた。このプロトコルは、液体中でのパルスレーザーアブレーション、これらのナノ粒子の特性を微調整してその抗菌効果を最適化する能力を提供する金属ナノ粒子を合成する方法を記載している。...

液体中のパルスレーザアブレーションによる金属ナノ粒子の生成：ナノ粒子の抗菌特性を調べるためのツール

ここでは、細胞死誘導後に接種された葉を連続的にイメージングすることにより、プログラムされた細胞死開始率を研究するためのプロトコルを提示します。...

デジタル顕微鏡を用いた細胞死開始の研究

学ぶ銅ナノ粒子の殺菌効果と活性酸素種生成、細菌のプログラム細胞死経路の関与について。大腸菌、Acinetobacter baumannii、Staphylococcus aureusを用いた実験的手法で、抗菌メカニズムの解明に貢献します。

銅ナノ粒子による細菌のプログラム細胞死の研究

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