Name: 低栄養素および変動する栄養条件下での 大腸菌 研究のための連続培養ミリ流体装置 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-07-07T13:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 22 s
Description: 学ぶミリ流体連続培養装置を用いた大腸菌の低栄養・変動栄養条件下での生理学的適応。ナノモル濃度のアミノ酸・核酸塩基で指数増殖し、自然環境に近い条件下での微生物生態学研究を可能にする革新的な培養プラットフォームです。

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<ol><li>Stocker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Marine+microbes+see+a+sea+of+gradients%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Marine microbes see a sea of gradients.</a> Science. 338 (6107), 628-633 (2012).</li>
<li>Vorholt, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+life+in+the+phyllosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Microbial life in the phyllosphere.</a> Nat Rev Microbiol. 10 (12), 828-840 (2012).</li>
<li>Or, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+constraints+affecting+bacterial+habitats+and+activity+in+unsaturated+porous+media%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Water+Resour%22%5BJournal%5D)">Physical constraints affecting bacterial habitats and activity in unsaturated porous media: a review.</a> Adv Water Resour. 30 (6–7), 1505-1527 (2007).</li>
<li>Nguyen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmental+fluctuations+and+their+effects+on+microbial+communities%2C+populations+and+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Environmental fluctuations and their effects on microbial communities, populations and individuals.</a> FEMS Microbiol Rev. 45 (1), (2021).</li>
<li>Moore, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Processes+and+patterns+of+oceanic+nutrient+limitation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Geosci%22%5BJournal%5D)">Processes and patterns of oceanic nutrient limitation.</a> Nat Geosci. 6 (9), 701-710 (2013).</li>
<li>Doranga, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nutrition+of+Escherichia+coli+within+the+intestinal+microbiome%5BTitle%5D)+AND+%22EcoSal+Plus%22%5BJournal%5D)">Nutrition of Escherichia coli within the intestinal microbiome.</a> EcoSal Plus. 12 (1), eesp-0006(2024).</li>
<li>Rodríguez-Verdugo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rate+of+environmental+fluctuations+shapes+ecological+dynamics+in+a+two-species+microbial+system%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol+Lett%22%5BJournal%5D)">The rate of environmental fluctuations shapes ecological dynamics in a two-species microbial system.</a> Ecol Lett. 22 (5), 838-846 (2019).</li>
<li>Thaiss, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transkingdom+control+of+microbiota+diurnal+oscillations+promotes+metabolic+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Transkingdom control of microbiota diurnal oscillations promotes metabolic homeostasis.</a> Cell. 159 (3), 514-529 (2014).</li>
<li>Kearney, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orthogonal+dietary+niche+enables+reversible+engraftment+of+a+gut+bacterial+commensal%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Orthogonal dietary niche enables reversible engraftment of a gut bacterial commensal.</a> Cell Rep. 24 (7), 1842-1851 (2018).</li>
<li>Elena, S. F., Lenski, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+experiments+with+microorganisms%3A+the+dynamics+and+genetic+bases+of+adaptation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Evolution experiments with microorganisms: the dynamics and genetic bases of adaptation.</a> Nat Rev Genet. 4 (6), 457-469 (2003).</li>
<li>Beaumont, H. J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+evolution+of+bet+hedging%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Experimental evolution of bet hedging.</a> Nature. 462 (7269), 90-93 (2009).</li>
<li>Schaechter, M., Maaloe, O., Kjeldgaard, N. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dependency+on+medium+and+temperature+of+cell+size+and+chemical+composition+during+balanced+growth+of+Salmonella+typhimurium%5BTitle%5D)+AND+%22J+Gen+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Dependency on medium and temperature of cell size and chemical composition during balanced growth of Salmonella typhimurium.</a> J Gen Microbiol. 19 (3), 592-606 (1958).</li>
<li>Ballesta, J. P. G., Schaechter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+shift-down+and+growth+inhibition+on+phospholipid+metabolism+of+Escherichia+coli%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">Effect of shift-down and growth inhibition on phospholipid metabolism of Escherichia coli.</a> J Bacteriol. 107 (1), 251-258 (1971).</li>
<li>Nguyen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+distinct+growth+physiology+enhances+bacterial+growth+under+rapid+nutrient+fluctuations%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">A distinct growth physiology enhances bacterial growth under rapid nutrient fluctuations.</a> Nat Commun. 12 (1), (2021).</li>
<li>Novick, A., Szilard, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Description+of+the+chemostat%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Description of the chemostat.</a> Science. 112 (2920), 715-716 (1950).</li>
<li>Egli, T., Lendenmann, U., Snozzi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+microbial+growth+with+mixtures+of+carbon+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Antonie+Van+Leeuwenhoek%22%5BJournal%5D)">Kinetics of microbial growth with mixtures of carbon sources.</a> Antonie Van Leeuwenhoek. 63 (3-4), 289-298 (1993).</li>
<li>Lendenmann, U., Snozzi, M., Egli, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+the+simultaneous+utilization+of+sugar+mixtures+by+Escherichia+coli+in+continuous+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Kinetics of the simultaneous utilization of sugar mixtures by Escherichia coli in continuous culture.</a> Appl Environ Microbiol. 62 (5), 1493-1499 (1996).</li>
<li>Tappe, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultivation+of+nitrifying+bacteria+in+the+retentostat%2C+a+simple+fermenter+with+internal+biomass+retention%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol+Ecol%22%5BJournal%5D)">Cultivation of nitrifying bacteria in the retentostat, a simple fermenter with internal biomass retention.</a> FEMS Microbiol Ecol. 19 (1), 47-52 (1996).</li>
<li>Neidhardt, F. C., Bloch, P. L., Smith, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Culture+medium+for+enterobacteria%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">Culture medium for enterobacteria.</a> J Bacteriol. 119 (3), 736-747 (1974).</li>
<li>Controlling a solenoid valve with Arduino. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://bc-robotics.com/tutorials/controlling-a-solenoid-valve-with-arduino/">https://bc-robotics.com/tutorials/controlling-a-solenoid-valve-with-arduino/</a> (2015).</li>
<li>Egli, T. The Ecological and Physiological Significance of the Growth of Heterotrophic Microorganisms with Mixtures of Substrates. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEgli%2C+T+%22Advances+in+Microbial+Ecology%22">Advances in Microbial Ecology</a>. , Plenum Press. New York. (1995).</li>
<li>Koch, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oligotrophs+versus+copiotrophs%5BTitle%5D)+AND+%22BioEssays%22%5BJournal%5D)">Oligotrophs versus copiotrophs.</a> BioEssays. 23 (7), 657-661 (2001).</li>
<li>Muenster, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentrations+and+fluxes+of+organic+carbon+substrates+in+the+aquatic+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Antonie+Van+Leeuwenhoek%22%5BJournal%5D)">Concentrations and fluxes of organic carbon substrates in the aquatic environment.</a> Antonie Van Leeuwenhoek. 63 (3-4), 243-274 (1993).</li>
<li>Murugan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Roadmap+on+biology+in+time+varying+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Biol%22%5BJournal%5D)">Roadmap on biology in time varying environments.</a> Phys Biol. 18 (4), (2021).</li>
<li>Cox, C. D., Bavi, N., Martinac, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+mechanosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Physiol%22%5BJournal%5D)">Bacterial mechanosensors.</a> Annu Rev Physiol. 80 (1), 71-93 (2018).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>1K Ohm 抵抗器</td><td>BC Robotics</td><td>ELC-021</td><td>定格電力：1/6 W</td></tr><tr><td>1N4001 ダイオード</td><td>BC Robotics</td><td>ELC-001</td><td>DC 逆耐圧：50 V; 平均整流電流：1 A</td></tr><tr><td>3-stop プラチナ硬化シリコン ペリスタルティックチューブ</td><td>Innofluid</td><td>SE-TUB-SIL-SSS-2.4*0.8</td><td>内径 0.8 mm; 外径 2.4 mm; 使用するペリスタルティックポンプと互換性あり</td></tr><tr><td>3方向ソレノイドバルブ</td><td>Emerson Electric Co.&nbsp;</td><td>0055A301L0T00F3</td><td>12 V DC, 1 W</td></tr><tr><td>アルミ箔</td><td></td><td></td><td>オートクレーブに適している</td></tr><tr><td>Arduino Uno Rev4</td><td>Arduino</td><td>SKU&nbsp;ABX00173</td><td></td></tr><tr><td>オートクレーブ</td><td>Systec</td><td>D-200</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>3ポート付きキャップクロージャー - 1 および 2 L ボトル用</td><td>Nalgene</td><td>2162-0531</td><td>または異なる会社 (選択したボトルに適合することを確認してください)</td></tr><tr><td>3ポート付きキャップクロージャー - 4 L ボトル用</td><td>Nalgene</td><td>2162-0830</td><td>または異なる会社 (選択したボトルに適合することを確認してください)</td></tr><tr><td>セル密度計 CO8000</td><td>WPA biowave</td><td></td><td>OD メーター</td></tr><tr><td>遠心分離機</td><td>Eppendorf</td><td>5804R</td><td>50 mL Falcon チューブに適合する遠心分離機</td></tr><tr><td>遠心分離機</td><td>Eppendorf</td><td>5424R</td><td>1.5 および 2 mL eppendorf チューブに適合する遠心分離機</td></tr><tr><td>コニカル遠心分離チューブ - 50 mL</td><td>Fischer Scientific</td><td>10788561</td><td>Falcon チューブ</td></tr><tr><td>培養チューブ (14 mL, 無菌)</td><td>Greiner bio-one</td><td></td><td>培養チューブ</td></tr><tr><td>エタノール</td><td>Sigma Aldrich</td><td>493511</td><td>70% に希釈</td></tr><tr><td>フローサイトメーター</td><td>Beckman</td><td>C09756</td><td>CYTOFlex</td></tr><tr><td>グルタールアルデヒド 25%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>G5882</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>目盛り付きシリンダー - 500 mL</td><td>Nalgene</td><td>3662-0500&nbsp;</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>インキュベーターボックス</td><td></td><td></td><td>カスタムビルドインキュベーターボックス - 構造の詳細については対応する著者にお問い合わせください</td></tr><tr><td>LabV1 インテリジェント低流量ペリスタルティックポンプ</td><td>Innofluid</td><td>SE-LABV1-AMC12(10)</td><td>Darwin Microfluidics で入手可能</td></tr><tr><td>オスルアー - バーブ継手</td><td>Aldrich</td><td>Z277142</td><td>0.8 mm ID チューブに対応するオスルアー - バーブアダプター (図 1C を参照)</td></tr><tr><td>オスルアー - ねじ継手</td><td>Aldrich</td><td>Z277142</td><td>ソレノイドバルブを "入口チューブ" に接続するのに使用 (図 1D を参照)</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks</td><td>R2022b 以降</td><td>ソレノイドバルブ用のカスタムメイドソフトウェアを実行するソフトウェア</td></tr><tr><td>MOPS EZ Rich 定義済み培地キット</td><td>Teknova</td><td>M2105</td><td>Enterobacteria 用 MOPS 培地</td></tr><tr><td>一方向ルアーチェックバルブ</td><td>Masterflex</td><td>30505-92</td><td>培地リザーバーへの逆流を防ぐ</td></tr><tr><td>パイプカッター - 0-37 mm</td><td>KS Tools</td><td>2222051</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>ピペットセット</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-403-151</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>プラチナ硬化シリコンチューブ - 1/16 in</td><td>Nalgene</td><td>8060-0020</td><td>内径 1/16 in (1.6 mm); 変動栄養実験に使用</td></tr><tr><td>プラチナ硬化シリコンチューブ - 1/8 in</td><td>Nalgene</td><td>8060-0030</td><td>内径 1/8 in (3.2 mm); 変動栄養実験に使用</td></tr><tr><td>ポリプロピレンコポリマーボトル - 1 L&nbsp;</td><td>Nalgene</td><td>2126-1000</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>ポリプロピレンコポリマーボトル - 2 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-2000</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>ポリプロピレンコポリマーボトル - 4 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-4000</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>セルロース管 - 5 mL</td><td>Corning</td><td>CLS4487</td><td>または異なる会社</td></tr><tr><td>ハンダレスブレッドボード</td><td>BC Robotics</td><td>PROTO-001</td><td></td></tr><tr><td>Sterivex-HV フィルター - 0.45 &micro;m PVDF</td><td>Millipore</td><td>SVHV01015</td><td></td></tr><tr><td>SYBR Green I 核酸ゲル染色</td><td>Invitrogen</td><td>S7563</td><td>フローサイトメーターでのセルカウント用の核酸染色</td></tr><tr><td>TIP120 ダーリントントランジスタ</td><td>BC Robotics</td><td>TRN-005</td><td></td></tr><tr><td>チューブ - 1.5 mL</td><td>Eppendorf</td><td>3810X</td><td>細胞培養の遠心分離およびペレットの保存用のチューブ</td></tr><tr><td>ベントフィルター</td><td>Millex</td><td>SLFG05000</td><td>0.2 &micro;m 疎水性ベントフィルター</td></tr><tr><td>廃棄物容器</td><td></td><td></td><td>容量は実験で使用する総培地量を下回ってはならない</td></tr></tbody></table>

低栄養素および変動する栄養条件下での 大腸菌 研究のための連続培養ミリ流体装置

A Continuous Culture Millifluidic Device for the Study of Escherichia coli under Low and Fluctuating Nutrient Conditions

Microbial habitats in nature are often characterized by low concentrations of mixed nutrients, spatial heterogeneity, and temporal fluctuations. However, ...

a-continuous-culture-millifluidic-device-for-study-escherichia-coli

Research

JoVE Journal

Biology

生物学

このプロトコルは、上皮細胞や細菌の同時およびローカライズされた文化のためのマイクロ流体の共培養モデルを説明します。このモデルは、推定されるプロバイオティクス菌株の有効性を病因の異なる水溶性分子シグナルの役割を調べるだけでなく、画面に使用することができます。...

マイクロ流体可溶性シグナルを介した相互作用を調査するために上皮細胞や細菌の共培養

私たちは、クリーンルームやソフトリソグラフィーを必要とせずに、複数の異なる株に類似した、動的な条件を適用することができるマイクロ流体デバイスを製造するための簡単​​な方法を提示する。...

複数の異なった株を勉強するためのマイクロ流体デバイス

出典: Pioli、R.、 et al.、 シーケンシャルキャピラリティアシストアセンブリによる微生物と微粒子のパターニング。 J. Vis. 経験。 (2021年)このビデオでは、カーボンフリー懸濁液と制御されたフローを使用して、マイクロ流体トラップで単一の蛍光タグ付き 大腸菌(大腸菌)...

マイクロ流体パターニングと蛍光に基づく単一細胞細菌増殖の追跡

出典: Jian、X. ら、 微生物微小液滴培養システム(MMC)を使用した自動微生物培養と適応進化。 J. Vis.

マイクロ流体マイクロ液滴培養システムを使用した細菌増殖のリアルタイムモニタリング

出典:ケイビーン、M. T.らバチルス・サブティリスの単細胞マイクロ流体解析。J. Vis.

マイクロ流体システムにおける細菌増殖を単細胞分解能で追跡

このプロトコルでは、原核微生物のシングルセル分析のためのマイクロ流体ピコリットルバイオリアクター(PLBR)の製作、セットアップ、および基本的な操作が紹介されています。工業的に関連性のある微生物を原理の証明として分析し、従来の方法では不可能だった特定の期間の成長率、形態、表現型の不均一性についての洞察を可能にしました。...

微生物シングルセル解析のためのマイクロ流体ピコリットルバイオリアクター:作製、システムセットアップ、操作

私たちは、薬物濃度を動的に調整することにより、抗生物質の薬剤耐性の特性評価を可能にする、低コストで設定可能なモルビドスタットについて説明します。このデバイスは、多重化されたマイクロ流体プラットフォームと統合できます。このアプローチは、実験室での抗生物質耐性研究のためにスケールアップすることができます。...

設計と低コストの使用、自動Morbidostat細菌の適応進化のための抗生物質選択下

例として枯草菌を使用して個々...

枯草菌の単一細胞マイクロ流体解析

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カエノラブディティス ・ エレガンスにおける縦断的イメージングのためのマイクロ流体プラットフォーム

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タイムラプス顕微鏡による 大腸菌 における生物学的ノイズの連続測定

このプロトコルは、二重層マイクロ流体チップを作製し、急速な酸素振動下での微生物増殖を分析する方法を提示します。このデバイスの性能は、流体チャネルでの酸素センシングと微生物培養を通じて検証されました。...

マイクロ流体二重層デバイスを用いた微生物1細胞増殖解析における急速酸素振動の創出

学ぶミリ流体連続培養装置を用いた大腸菌の低栄養・変動栄養条件下での生理学的適応。ナノモル濃度のアミノ酸・核酸塩基で指数増殖し、自然環境に近い条件下での微生物生態学研究を可能にする革新的な培養プラットフォームです。

低栄養素および変動する栄養条件下での大腸菌研究のための連続培養ミリ流体装置

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