Name: 過分極 13C NMRを用いた生細胞のリアルタイム代謝検出 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-08T13:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 5 s
Description: 学ぶ過分極¹³C NMRを用いた生細胞のリアルタイム代謝検出法。ピルビン酸代謝を非破壊的に追跡し、薬物スクリーニングや代謝研究の再現性と精度を向上させる革新的なプロトコルです。

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<ol><li>Ardenkjaer-Larsen, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increase+in+signal-to-noise+ratio+of+%26gt%3B10%2C000+times+in+liquid-state+NMR%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Increase in signal-to-noise ratio of &gt;10,000 times in liquid-state NMR.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 100 (18), 10158-10163 (2003).</li>
<li>Comment, A., Merritt, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+magnetic+resonance+as+a+sensitive+detector+of+metabolic+function%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized magnetic resonance as a sensitive detector of metabolic function.</a> Biochemistry. 53 (47), 7333-7357 (2014).</li>
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<li>Mathiassen, T. B. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+13C+NMR+for+longitudinal+in-cell+metabolism+using+a+mobile+3D+cell+culture+system%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Open%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized 13C NMR for longitudinal in-cell metabolism using a mobile 3D cell culture system.</a> J Magn Reson Open. 16 - 17 (100131), 100131(2023).</li>
<li>Meier, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+13C+NMR+reveals+pathway+regulation+in+Lactococcus+lactis+and+metabolic+similarities+and+differences+across+the+tree+of+life%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized 13C NMR reveals pathway regulation in Lactococcus lactis and metabolic similarities and differences across the tree of life.</a> Molecules. 29 (17), 4133(2024).</li>
<li>Sriram, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+bacteria-specific+metabolism+using+hyperpolarized+%5B2-13C%5Dpyruvate%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Infect+Dis%22%5BJournal%5D)">Detection of bacteria-specific metabolism using hyperpolarized [2-13C]pyruvate.</a> ACS Infect Dis. 4 (5), 797-805 (2018).</li>
<li>Park, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+sodium+%5B1-13C%5D-glycerate+as+a+probe+for+assessing+glycolysis+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized sodium [1-13C]-glycerate as a probe for assessing glycolysis in vivo.</a> J Am Chem Soc. 139 (19), 6629-6634 (2017).</li>
<li>Singh, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+carbohydrate+metabolism+using+hyperpolarized+13C-labeled+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+Biomed%22%5BJournal%5D)">Probing carbohydrate metabolism using hyperpolarized 13C-labeled molecules.</a> NMR Biomed. 32 (10), e4018(2019).</li>
<li>Bohndiek, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+%5B1-13C%5D-ascorbic+and+dehydroascorbic+acid%3A+vitamin+C+as+a+probe+for+imaging+redox+status+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized [1-13C]-ascorbic and dehydroascorbic acid: vitamin C as a probe for imaging redox status in vivo.</a> J Am Chem Soc. 133 (30), 11795-11801 (2011).</li>
<li>Yamamoto, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+insight+into+in+vivo+redox+status+utilizing+hyperpolarized+%5B1-13C%5D+N-acetyl+cysteine%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Real-time insight into in vivo redox status utilizing hyperpolarized [1-13C] N-acetyl cysteine.</a> Sci Rep. 11 (1), 12155(2021).</li>
<li>Düwel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+of+pH+in+vivo+using+hyperpolarized+13C-labelled+zymonic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Imaging of pH in vivo using hyperpolarized 13C-labelled zymonic acid.</a> Nat Commun. 8 (1), 15126(2017).</li>
<li>Chen, J., Hackett, E. P., Singh, J., Kovács, Z., Park, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+assessment+of+intracellular+and+extracellular+pH+using+hyperpolarized+%5B1-13C%5Dalanine+ethyl+ester%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Simultaneous assessment of intracellular and extracellular pH using hyperpolarized [1-13C]alanine ethyl ester.</a> Anal Chem. 92 (17), 11681-11686 (2020).</li>
<li>Eills, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spin+hyperpolarization+in+modern+magnetic+resonance%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">Spin hyperpolarization in modern magnetic resonance.</a> Chem Rev. 123 (4), 1417-1551 (2023).</li>
<li>Keshari, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+13C+spectroscopy+and+an+NMR-compatible+bioreactor+system+for+the+investigation+of+real-time+cellular+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized 13C spectroscopy and an NMR-compatible bioreactor system for the investigation of real-time cellular metabolism.</a> Magn Reson Med. 63 (2), 322-329 (2010).</li>
<li>Sriram, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+measurement+of+hyperpolarized+lactate+production+and+efflux+as+a+biomarker+of+tumor+aggressiveness+in+an+MR+compatible+3D+cell+culture+bioreactor%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+Biomed%22%5BJournal%5D)">Real-time measurement of hyperpolarized lactate production and efflux as a biomarker of tumor aggressiveness in an MR compatible 3D cell culture bioreactor.</a> NMR Biomed. 28 (9), 1141-1149 (2015).</li>
<li>Mangas-Florencio, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+DIY+bioreactor+for+in+situ+metabolic+tracking+in+3D+cell+models+via+hyperpolarized+13C+NMR+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">A DIY bioreactor for in situ metabolic tracking in 3D cell models via hyperpolarized 13C NMR spectroscopy.</a> Anal Chem. 97 (3), 1594-1602 (2025).</li>
<li>Hill, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model+free+approach+to+kinetic+analysis+of+real-time+hyperpolarized+13C+magnetic+resonance+spectroscopy+data%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Model free approach to kinetic analysis of real-time hyperpolarized 13C magnetic resonance spectroscopy data.</a> PLoS One. 8 (9), e71996(2013).</li>
<li>Saito, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((13C-MR+spectroscopic+imaging+with+hyperpolarized+%5B1-13C%5Dpyruvate+detects+early+response+to+radiotherapy+in+SCC+tumors+and+HT-29+tumors%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">13C-MR spectroscopic imaging with hyperpolarized [1-13C]pyruvate detects early response to radiotherapy in SCC tumors and HT-29 tumors.</a> Clin Cancer Res. 21 (22), 5073-5081 (2015).</li>
<li>Sengupta, D., Pratx, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+metabolic+heterogeneity+in+cancer%3A+from+PET+to+hyperpolarized+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cancer%22%5BJournal%5D)">Imaging metabolic heterogeneity in cancer: from PET to hyperpolarized MRI.</a> Mol Cancer. 15, 43(2016).</li>
<li>Read, G. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+alginate+hydrogels+for+radiobiological+and+metabolic+studies+of+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+Surf+B+Biointerfaces%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional alginate hydrogels for radiobiological and metabolic studies of cancer cells.</a> Colloids Surf B Biointerfaces. 171, 197-204 (2018).</li>
<li>Meier, S., Jensen, P. R., Karlsson, M., Lerche, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+NMR+probes+for+biological+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized NMR probes for biological assays.</a> Sensors. 14 (1), 1576-1597 (2014).</li>
<li>Kondo, Y., Nonaka, H., Takakusagi, Y., Sando, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+nuclear+magnetic+resonance+molecular+probes+for+hyperpolarized+bioimaging%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Design of nuclear magnetic resonance molecular probes for hyperpolarized bioimaging.</a> Angew Chem Int. Ed. 60 (27), 14779-14799 (2021).</li>
<li>Milani, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+magnetic+tunnel+to+shelter+hyperpolarized+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">A magnetic tunnel to shelter hyperpolarized fluids.</a> Rev Sci Instrum. 86 (2), 024101(2015).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>[1-13C] ピルビン酸</td><td>ケンブリッジ・イソット・オペ・ラボラトリーズ社</td><td>CLM-8077</td><td></td></tr><tr><td>3Dプリンター</td><td>エレグー</td><td>サターン2</td><td></td></tr><tr><td>塩化カルシウム</td><td>ナカライテスク株式会社</td><td>06729-55</td><td></td></tr><tr><td>D2O</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td>151882</td><td></td></tr><tr><td>ポンプ用外部循環キット</td><td>一つとして</td><td>1-4141-02</td><td></td></tr><tr><td>ウシ胎児血清</td><td>ギブコ</td><td>10270106</td><td></td></tr><tr><td>フランジレスフィッティングセット</td><td>GLサイエンス株式会社</td><td>6010-46390</td><td></td></tr><tr><td>コア付きガラスキャピラリー</td><td>成重</td><td>GDC-1.5</td><td>内径~0.9mm、長さ90mm</td></tr><tr><td>磁気循環ポンプ</td><td>一つとして</td><td>1-4141-01</td><td></td></tr><tr><td>メストレノバ</td><td>メストレラボ研究</td><td></td><td>NMRスペクトル処理および分析ソフトウェア</td></tr><tr><td>マイショットシリンジ</td><td>ニプロ株式会社</td><td>8277</td><td>0.5 mL/100U、30G x 10 mm、140個</td></tr><tr><td>オックス063</td><td>&nbsp;オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社&nbsp;およびPolarize IVS Co.Ltd.&nbsp;</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>PEEKチューブ</td><td>一つとして</td><td>3-780-05</td><td></td></tr><tr><td>ペニシリン-ストレプトマイシン</td><td>ナカライテスク株式会社</td><td>26252-94</td><td></td></tr><tr><td>蠕動バイオミニポンプ</td><td>アト</td><td>1221200</td><td>高精度・広流量タイプで安定した媒体流量を実現</td></tr><tr><td>樹脂</td><td>シラヤテック</td><td>スモーキーブラック</td><td></td></tr><tr><td>RPMI-1640 ミディアム</td><td>ナカライテスク株式会社</td><td>30264-85</td><td></td></tr><tr><td>シリコン/PTFEバイアルセプタム</td><td>GLサイエンス株式会社</td><td>1030-50009</td><td></td></tr><tr><td>アルギン酸ナトリウム 80-120</td><td>富士フイルム和光ピュアケミカル株式会社</td><td>194-13321</td><td></td></tr><tr><td>SPINitソフトウェア</td><td>RS2D</td><td></td><td>DNP偏光子のNMRソフトウェア</td></tr><tr><td>スポンジ</td><td>-</td><td>-</td><td>市販のスポンジは、ゲル安定化のためにサイズにカットされています。</td></tr><tr><td>三方活栓</td><td>一つとして</td><td>3-6247-04</td><td></td></tr><tr><td>トップスピン</td><td>ブルカー</td><td></td><td>NMRデータ取得および処理ソフトウェア</td></tr><tr><td>トリプシン-EDTA(0.25%)</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック</td><td>07086-74</td><td></td></tr><tr><td>UV硬化型樹脂</td><td>ボンディック</td><td>BD-SKCJ</td><td></td></tr><tr><td>ウォーターバス</td><td>一つとして</td><td>1-5832-41</td><td>サーマルロボット TRシリーズ TR-1&alpha;37度を維持するため。C温度</td></tr><tr><td>ウィルマドスクリューキャップNMR管</td><td>シグマ</td><td>Z271977</td><td>周波数400MHz、直径10mm、長さ178mm。</td></tr></tbody></table>

過分極 13c nmrを用いた生細胞のリアルタイム代謝検出

Real-Time Metabolic Detection in Living Cells Using Hyperpolarized 13C NMR

本研究では、作製したシステムを過分極 13CNMR分光法と組み合わせて、生細胞のピルビン酸代謝をリアルタイムで測定しました。1D 13C NMRスペクトルで検出された主なシグナルは、ピルビン酸(約171 ppm)と乳酸(約183 ppm)21に対応しており、生理学的条件下でのピルビン酸から乳酸への代謝変換を評価することができました(図4)。
スペクトル品質と信号ダイナミクス SCCVII細胞(過分極MRI研究で頻繁に使用されるマウス扁平上皮がん系統)を使用して同じサンプルで繰り返し測定した代表的な結果を 図5に示します。最初の測定では、乳酸シグナルの明らかな増加が示され、活発な代謝変換が示されました。しかし、その後の1.5時間間隔での測定では、代謝活性が徐々に低下することが示されました。この時間依存的な減少は、最初のピルビン酸注射によって誘発された生物学的ストレスまたは適応を反映している可能性があります。.特に、過分極MRIおよびEPRIを用いて in vivo で同様の一過性代謝調節が報告されており、ピルビン酸投与後に腫瘍の酸素化が一時的に減少した22。これらの結果は、これらの測定の再現性により、動的な代謝変化の非破壊的な追跡が可能になることを示しています。これは、破壊的な方法では達成するのが難しい利点です23。
このプロトコルの他の細胞タイプへの適用性を評価するために、広く使用されているヒトがん細胞株であるHeLa細胞を使用して追加の測定を行いました。 図6に示すように、HeLa細胞はピルビン酸から乳酸への変換も明確に示しました。T1の緩和により信号強度は徐々に減少しましたが、信号対雑音比は60秒の捕捉期間を通じて十分なままでした。これらの知見は、現在のプロトコルが広く適用可能であり、さまざまな細胞タイプでリアルタイムの代謝プロファイリングを行うための汎用性の高いツールとして役立つことを示唆しています。
DNPベースのNMRには、急速な信号減衰が固有の制限となりますが、当社の in situ 混合システムは、溶解から測定までの遅延を最小限に抑え、検出感度を向上させます。ゲルマトリックス組成の最適化など、さらなる改良により、この方法の適用範囲が広範囲の生物学的システムに拡大する可能性があります。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68539/68539fig1.jpg"> 
図1:細胞培養から過分極NMR測定までの全体ワークフローの概略図。 このプロセスは、細胞培養(~2週間)から始まり、その後、アルギン酸ゲルの調製(~60分)を行い、細胞をカプセル化して安定して測定します。次に、DNP偏光子を用いて過分極を行い(~60分)、400MHzのNMR分光器を用いてNMR測定を行います(~5分)。右の写真は、このワークフローで使用される対応する機器を示しています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/68539fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68539/68539fig2.jpg"> 
図2:過分極NMR測定のためのバイオリアクターのセットアップ。 (A)バイオリアクターのセットアップの概略図。培地はインレットAからNMRチューブに導入され、その後廃棄物に送られます。生細胞を含むアルギン酸ビーズをNMRチューブ内に入れます。過分極NMR測定中、過分極プローブは、過分極プローブインレットとラベル付けされたインレットBを介して注入されます。(B)バイオリアクターのセットアップ全体の写真で、入口と出口のチューブに明確なラベルが貼られています。(C)インレットチューブスイッチのクローズアップビュー、インレットA(中灌流)とインレットB(過分極プローブ注入)を示しています。(D)CAD設計、(E)NMRチューブ内に配置した3Dプリントスポンジ固定部品の代表写真。このコンポーネントには、過分極基板溶液を供給するガラスキャピラリーをガイドするための穴と、スポンジを保持するためのプラットフォームが含まれています。成分自体がNMRチューブの内壁にしっかりとフィットしていません。(F)代わりに、その隙間を埋めるためにスポンジを周囲に挿入します。この構造により、コンポーネントが安定し、廃材がスポンジを通って上向きに流れるため、追加の出口穴が不要になります。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/68539fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68539/68539fig3.jpg"> 
図3:アルギン酸ゲルの調製。 (A)アルギン酸ゲルボール形成装置の概略図と(B)写真。左の画像は、変更された蓋にシリンジが固定された遠心分離管を含むセットアップ全体を示しています。右上の画像はシリンジの先端に小さな穴が開いた蓋、右下の画像はシリンジを安定して位置決めするための四角い開口部のある蓋を示しています。遠心分離チューブには10 mLの塩化カルシウム溶液があらかじめ充填されており、シリンジチップから出るアルギン酸溶液がゲル化され、アルギン酸ゲルボールが形成されます。(C)アルギン酸ゲルボールの形態を示す代表的な顕微鏡画像。(D)HeLa細胞を含むアルギン酸ゲルボールの形態を示す代表的な顕微鏡画像。スケールバー = 200 μm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/68539fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68539/68539fig4.jpg"> 
図4:NMR測定と超分極の準備ステップの概略図。 ~60分間のDNP蓄積プロセスでは、遅延を最小限に抑えるためにNMRのセットアップが並行して行われます。調製には、アルギン酸ビーズをNMRチューブにロードし、 その後、1Hロック調整、シミング、およびプローブチューニングを行い、システムがすぐに測定できる状態であることを確認します。溶解後、 in situ 混合後、時間分解 13C NMR分光法により、明確なピルビン酸と乳酸のピークが明らかになります。約171ppm、179ppm、183ppmで観測されたピークは、それぞれピルビン酸、ピルビン酸水和物、乳酸に対応しています。NMR測定には、アルギン酸ゲルにカプセル化された約4×10個の7HeLa細胞を使用しました。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/68539fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68539/68539fig5.jpg"> 
図5:繰り返し測定におけるピルビン酸および乳酸シグナルの時間分解検出。 同じSCCVII細胞内包サンプルの過分極 13C NMRスペクトルを1.5時間間隔で取得し、非破壊測定の繰り返しの実現可能性を評価しました。ピルビン酸(白丸)と乳酸(塗りつぶされた円、1000×でスケーリング)のピーク強度は、各取り込みについて経時的にプロットされます。(A)最初の測定。(B)1.5時間後の2回目の測定では、乳酸産生の著しい減少が明らかになりました。(C)さらに1.5時間後の3回目の測定では、持続的な低代謝活性が確認されました。曲線下面積(AUC)に基づく定量解析では、[乳酸]/[ピルビン酸]比が0.00134(1回目測定)から0.00019(2回目)、0.00027(3回目)に減少しました。アルギン酸ゲル中の最終細胞濃度は、約1.0 × 107細胞/mL(4 mL中4 × 107細胞)でした。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/68539fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68539/68539fig6.jpg"> 
図6: HeLa細胞におけるピルビン酸から乳酸への変換。 ピルビン酸と乳酸の時間分解過分極 13CNMRシグナルを生HeLa細胞で測定しました。ピルビン酸信号強度は、時間ゼロで最大値に正規化されます。乳酸シグナル強度は、視認性のために 10:3 の係数でスケーリングされます。曲線下面積(AUC)に基づく定量分析では、[乳酸]/[ピルビン酸]比は0.00121でした。アルギン酸ゲル中の最終細胞濃度は、約7.5 × 106細胞/mL(4 mL中3×107 細胞)でした。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/68539fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足図1.バイオリアクターシステムで使用されるバイアルセプタムの代表的な画像。 (A)使用前にシリコーン/ PTFEセプタム(直径9mm)。(B)実際の使用と同じセプタムで、穴の開いた穴からPEEKチューブが挿入されています。セプタム材料の弾力性により、チューブの周囲を再シールし、過分極基板注入時に気密状態を維持することができます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/Figure%20S1.tif" target="_blank">この図をダウンロードするには、ここをクリックしてください</a>
補足図2:外部混合後に取得した時間分解過分極 13C NMRスペクトル。 過分極したピルビン酸とNMRチューブ外の細胞との外部混合後にベンチトップNMRシステムを使用して測定した[1-13C]ピルビン酸代謝の代表的な時間分解スペクトル。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/Figure%20S2_RE.tif" target="_blank">この図をダウンロードするには、ここをクリックしてください</a>
補足ファイル1:円筒形ホルダーのCAD設計。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68539/Supplementary%20file%201_RE.ipt" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください</a>

過分極 13C NMRを用いた生細胞のリアルタイム代謝検出

The protocol presents a method to integrate an in-house-built bioreactor system with hyperpolarized 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to ...

real-time-metabolic-detection-living-cells-using-hyperpolarized-13c

Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

溶解動的核分極(DNP)による感度向上により、NMRやMRIによる代謝過程をリアルタイムで追跡することができます。研究用酵素反応用に設計された専用の溶解DNPセットアップの特性と性能について説明します。...

NMRによるリアルタイム酵素反応速度測定のための溶解動的核分極計装

多コンパートメントの動的ファントムは、過分極磁石共鳴剤を使用した代謝研究のためのいくつかの興味深い生物学をシミュレートするために使用されます。...

過分極磁気共鳴剤の研究のための多区画動的単一酵素ファントムの使用

動的な核分極とその後のサンプル溶解により、生体システムにおける代謝のリアルタイム研究が可能になりました。過分極[1-13C]ピルビン酸は、in...

過分極 13 C代謝磁気共鳴分光法とイメージング

我々は、高速フィールドサイクル緩和測定を用いて、動的核偏光によって過偏光する13C濃縮化合物のスピン格子緩和時間の磁場依存性を測定するプロトコルを提示する。具体的には[1-13...

過偏光のスピン格子緩和磁場依存性の測定[1-13C]ピルビン酸

このプロトコルは、カプセル化されたヒト細胞を最大72時間生存可能に保つためのNMRバイオリアクターのセットアップを説明し、その後、時間分解された細胞内NMRデータ取得および分析を行う。この方法論は、細胞内のタンパク質-リガンド相互作用をリアルタイムでモニターするために適用されます。...

高細胞密度バイオリアクターを用いたリアルタイム定量細胞内NMRによるヒト細胞におけるタンパク質-リガンド相互作用のモニタリング

過分極した 13C標識代謝物を連続灌流モードで単離灌流マウス心臓に投与するための実験セットアップについて説明します。専用の 13C-NMR取得アプローチにより、代謝酵素活性をリアルタイムで定量でき、マルチパラメトリック...

単離灌流マウス心臓における過分極[1-13 C]ピルビン酸および13C/31P NMR分光法による心臓代謝の調査(英語)

蛍光寿命イメージング（FLIM）はイメージに重要な手法として、生きた細胞内の特定のタンパク質と色素の環境との相互作用を浮上している。蛍光分子ローターのFLIMは、生体細胞内の粘度のマッピングを可能にします。...

生細胞における分子ローターの蛍光寿命イメージング

我々は転移性疾患の早期指標として循環するメラノーマ細胞を検出するためにレーザー誘起超音波を用いてフローサイトメーターを開発しました。...

光音響流量測定法を用いて循環メラノーマ細胞の検出と分離

本論文では、原子間力顕微鏡（AFM）を用いて、microindentationにより、生きた細胞の機械的性質を特徴づけるためのプロトコルを示しています。...

原子間力顕微鏡を用いた生細胞の機械的特性を測定する

二色蛍光顕微鏡用のデュアルカメラ発光分割システムは、優れた光学的および時間的解像度、パラレルプレートフローチャンバー接着アッセイを含む特定の生細胞アッセイの要件にリアルタイム画像シーケンスを生成する。ソフトウェアは同時に取得放出チャネルからの画像を合成するために使用された場合、疑似色画像シーケンスが生成される。...

同時にデュアルカメラエミッション分割システムを使用して、2つの発光チャンネルにリアルタイム画像のキャプチャ：アプリケーションは、接着性を細胞する

学ぶ過分極¹³C NMRを用いた生細胞のリアルタイム代謝検出法。ピルビン酸代謝を非破壊的に追跡し、薬物スクリーニングや代謝研究の再現性と精度を向上させる革新的なプロトコルです。

過分極 ¹³C NMRを用いた生細胞のリアルタイム代謝検出

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