Name: 구강 Biofilms의 종합, 생물 구조 및 Transcriptome 평가를위한 분석 도구 - 상자가 Mutans Streptococci의 중재 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-25T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 9 s
Description: 배우세요 구강 바이오필름의 종합적 분석 도구를 사용하여 형광 이미징과 맞춤형 소프트웨어로 세균과 EPS를 동시에 시각화하고 전사체 데이터를 분석하는 방법을 익히세요.

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저자 MDV의 발전을 위해 박사 게리 샤오와 허버트 리에게 감사를 표합니다. 우리는 또한 DRS 감사합니다. 시몬 두아르테, 라미 무라타, 재 - Gyu 전, 재클린 Abranches 및 공구 상자의 분석 구성 요소에 대한 자신의 기술과 과학에 대한 기여 미스 스테이시 그레 고아. 이 연구는 치과와 Craniofacial 연구의 국립 연구소에서 USPHS 연구 부여 DE018023에 의해 부분적으로 지원되었다.

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<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>
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<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>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

이 프레 젠 테이션에서, 우리는 분석 도구 - 박스 (EPS / 세균 이미징 및 microarray 데이터 마이닝 / 처리) 시스템에 통합된 다양한 assays의 다목적 및 유용의 두 중요한 구성 요소를 보여주었다. 분명히, 공구 상자 체외 모델을 사용하여 다양한 실험 조건에 대한 응답으로 biofilms 생화학, 아키텍처 및 유전자 발현의 다양한 측면의 종합적인 (비교) 및 동시 분석을 촉진. 7의 역동적이고 복잡한 변경을 고려 S.에 의해 구조적 조직, 생리학 및 transcriptome 답변 biofilms의 mutans (및 기타 병원균), 통합 분석은 더욱 biofilms이 구강에 pathogenicity를 조절 방법을 이해하기 위해 도움을 줄 수 있습니다. 우리는 현재 우리의 혼합 종 biofilm 모델에서 자세히 복잡한 생태 상호 작용 및 구조 변화를 조사하는 능력을 향상시킬 분석 도구 박스의 종 특정 라벨링 및 metagenomic / metap...

<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 결합 alexa 647</td><td>Invitrogen</td><td>D22914</td><td></td></tr><tr><td>Olympus FV1000 이광자 레이저 주사 현미경</td><td>Olympus Corporation</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

구강 biofilms의 종합, 생물 구조 및 transcriptome 평가를위한 분석 도구 - 상자가 mutans streptococci의 중재

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

Biofilms 변수 밀도 및 구성 1, 2의 세포외 매트릭스에 enmeshed 미생물 세포의 높은 동적 조직 및 구조 커뮤니티입니다. 일반적으로, biofilms는 세포 클러스터 (또는 microcolonies)과 복잡한 세포외 기질에서 발생하는 microcolonies의 발전과 안정의 형성에 의해 다음 표면에 초기 미생물의 첨부 파일에서 개발할 수 있습니다. biofilm의 매트릭스 하버 exopolysaccharides (EPS) 및 치과 biofilms의 대부분도 예외 없다, 특히 대부분의 mutans streptococci 3 중재 아르 카리 에스 질환과 관련된 사람. EPS는 등 주로 기판 3으로 자당을 사용 glucosyltransferases 같은 세포외 효소의 방법으로 미생물 (S. mutans의, 핵심적인 기여)에 의해 합성됩니다. 치아 표면에 형성 biofilms의 연구 특히 구강에서 발생하는 복잡한 식단 - 호스트 미생물 상호 작용과 관련된 환경 문제들의 지속적인 노출 때문에 도전하고 있습니다. 이러한 복잡한 상호 작용에 대한 응답으로 구조 조직과 모체의 조성, 생리학 및 transcriptome / biofilm - 세포의 프로테옴 프로파일의 역동적인 변화의 이해는 더 이상 구두 biofilms가 pathogenicity을 조절하는 방법의 현재 지식을 사전 것입니다. 따라서, 우리는 데이터 분석에 대한 사용자 정의 - 만든 소프트웨어를 사용하여 일반적으로 쉽게 구할 수 있고, 새로운 기술을 결합하여, 구조 생화학 및 분자 수준에서 biofilm 분석을 촉진하는 도구 박스 분석을 개발했습니다. 표준 분석 (colorimetric assays, RT - qPCR 및 microarrays)과 소설 형광 기법 (박테리아와 EPS의 동시 라벨)을 경구 biofilm 연구의 복잡한 성격을 해결하기 위해 데이터 분석을위한 특정 소프트웨어와 통합되었습니다. 공구 상자 4 별개지만, 서로 단계 (그림 1)으로 구성되어 있습니다 : 1) Bioassays, 2) 원시 데이터 입력, 3) 데이터 처리, 4) 데이터 분석. 우리는 공구 상자의 유용 성과 유연성을 입증하기 위해 체외 biofilm 모델과 구체적인 실험 조건에서 우리를 사용합니다. biofilm 모델은 간단하고 재현성 및 여러됩니다 것은 하나의 실험의 복제는 동시에 4 5을 수행할 수 있습니다. 또한, 그것은 수 있도록 시간적 평가, 각종 미생물 종의 포함 5 별개의 실험 조건의 영향 평가 (예 : 트리 트먼트 6, 녹아웃의 돌연변이의 비교 대 부모의 변형 5; 탄수화물 가능한 7). 여기, 우리는 microarray 데이터 마이닝 / 조직 (MDV)과 형광 이미징 분석 (DUOSTAT)에 대한 새로운 소프트웨어 (I)를 포함하여 공구 상자를 두 가지 특정 구성 요소를 설명하고, (2) EPS - 라벨 원위치 인치 우리는 또한 공구 상자가 biofilms 분석, 데이터 구성, 통합 및 해석 도와 수있는 방법을 보여주는 실험 사례를 제공합니다.

치아 표면에 형성 Biofilms는 매우 복잡하고 그들의 아키텍처를 조절 상수 타고난 및 외인성 환경 문제, 생리 및 transcriptome에 노출되어 있습니다. 우리는 조성, 구조 조직 및 biofilm 연구의 다른 분야에 적용할 수 있습니다 경구 biofilms의 유전자 발현을 검사하는 도구 상자를 개발했습니다.

구강 Biofilms의 종합, 생물 구조 및 Transcriptome 평가를위한 분석 도구 - 상자가 Mutans Streptococci의 중재

바이오필름은 가변적인 밀도의 세포외 기질 속에 얽혀 있는 미생물 세포들의 매우 동적이고 조직화되었으며 구조화된 군집으로, ...

치아 표면에 형성된 바이오필름은 매우 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 미생물 군집은 세포외 기질 내에 얽혀 있으며, 지속적인 환경적 변화에 노출됩니다. 본 연구의 전반적인 목표는 새로운 형광 이미징 기술과 데이터 처리 및 분석을 위한 맞춤형 소프트웨어를 결합함으로써, 구강 바이오필름의 복잡한 특성을 고려하여 구조적 및 분자적 연구를 용이하게 하도록 설계된 분석 툴박스의 두 가지 특정 구성 요소를 제시하는 것입니다.이는 먼저 EPS와 박테리아를 동시에 시각화하는 새로운 공초점 이미징 접근법을 포함하여, 바이오필름, 전사체 및 구조 분석을 위한 특정 분석법을 선택함으로써 수행됩니다. 절차의 두 번째 단계는 바이오 분석으로부터 원시 데이터를 수집하는 것입니다. 세 번째 단계는 공동 국소화 분석을 위해 새로 개발된 duo stat을 포함한 특정 소프트웨어를 사용하여 원시 데이터를 처리하는 것입니다.마지막 단계는 microarray 데이터 마이닝 및 정리 소프트웨어인 microarray data visualizer(MDV)를 사용하여 프로세스 데이터를 분석하는 것입니다. 결과적으로, 당사만의 독특하게 통합된 분석 툴박스를 활용하여 복잡한 식단 및 호스트 미생물 상호작용에 반응하여 구강 병원균의 전사체와 바이오필름의 구조가 어떻게 변화하는지 보여주는 결과를 얻을 수 있으며, 이를 통해 더욱 포괄적인 바이오필름 분석과 데이터 해석이 가능합니다. 안녕하세요, 저는 로체스터 대학교 의료 센터(University of Rochester Medical Center) 구강 생물학 센터의 부교수인 Michelle Kuh입니다.오늘은 바이오필름 분석을 위한 분석 툴박스를 소개합니다. 이 툴박스는 바이오필름 세포가 어떻게 구조화되어 있는지, 세포외 기질과 어떻게 배열되어 있는지, 그리고 전사체 수준에서 복잡한 환경적 도전 과제에 어떻게 반응하는지와 같은 바이오필름 연구 분야의 핵심 질문들에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 제 이름은 Jean이며, Dr.Ks 연구실의 박사후 연구원입니다.오늘은 저희 툴박스의 이미징 부분을 시연하겠습니다. 안녕하세요, 저는 Dr.Ks 연구실의 연구 조교수 Aise Klein입니다.오늘은 마이크로레이(microray) 데이터 분석을 위한 MDV 소프트웨어를 소개하겠습니다. 본 절차에서는 바이오필름을 배양하기 위한 치아 표면 대용물로 타액이 코팅된 하이드록시아파타이트 디스크를 사용합니다. 먼저, 24웰 플레

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면역학 및 감염학

우리는 함께 orthodontic 가전 제품에서 자연 구두 biofilm의 구조와 작곡 분석을 위해 프로토콜을...

형광에 원위치 하이브리드화 및 공촛점 레이저 스캐닝 현미경에 의해 맛이 좋은 확장기의 사정 Biofilm 분석

출처: Schlafer, S, Frost Kristensen, M. 교차 생물막에서 공초점 현미경을 이용한 세포외 pH 모니터링. J. Vis. 경험 (2020)이 영상은 구강 환경에서 Streptococcus mutans 와 Candida albicans 교차 생물막을 배양하여 박테리아-곰팡이 상호작용을 모델링하는 과정을 시연하며, 구강 병인에서 미생물 시너지, 글루칸 매개 부착, 산성 병원성 연구를 가능하게 합니다.

구강 병원 연구를 위한 박테리아-곰팡이 교차 생물막 구축

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

생물막 내 3개의 세포 및 세포 외 구성 요소를 동시에 정량화하고 비교하기 위한 프로토콜이 제시됩니다. 이 방법론에는 컨포칼 레이저 스캐닝 현미경, 생물막 구조 분석 및 시각화 소프트웨어, 통계 분석 소프트웨어의 사용이 포함됩니다.

생물막의 세포 및 세포 외 성분의 동시 정량화

이 방법 용지의 목적은 일반적으로 인간 치은 연상 치석에서 식별 종을 포함 멀티 종 생물막의 개발을위한 마이크로 유체 시스템의 사용을 설명하는 것이다. 방법은 생물막 구조, 생물막 생존 및 강조 표시됩니다 문화에 의존 또는 문화 독립적 인 분석을위한 수확 바이오 필름에 대한 접근을 설명한다.

높은 처리량의 사용<em&gt; 체외</em&gt; 미세 유체 시스템 구강 다중 종의 바이오 필름을 개발하는

생물막 감염은 화학요법에 대한 내성이 높습니다. 단일 분석법으로 생물막의 복잡성을 파악할 수 없습니다. 대신, 보완적인 분석이 필요합니다. 우리는 생존력, 바이오매스 및 생물막 매트릭스에 대한 분석을 결합한 스크리닝 플랫폼(S. aureus를 위해 개발됨)을 제시합니다. 이를 통해 장기적인 화학 요법 효과 평가를 포함한 항생물막 약물 발견을 할 수 있습니다.

천연 화합물 라이브러리의 탐험에 적합 안티 바이오 필름 분석 실험의 플랫폼

어린 시절 내내 구강 미생물에 변화는 성장 하는 관심사의 이다. 다른 미생물 연구의 비교는 표준화 된 샘플링 프로토콜의 부족을 보여준다. 제한 된 공간 샘플링 어려운 이들의 사운드 subgingival 고 랑을 만든다. 종이 포인트 샘플링은이 지역에 대 한 선택의 방법으로 자세히 여기 표시 됩니다.

건강 한 아이에서 미생물 분석을 위한 구두 Biofilm 샘플링

여기, 선물이 세균성 세포 생존 및 형태학 상 특성의 분석을 포함 하 여 치과 보 철물 abutments에 대 한 티타늄 및 지 르 코니 아 재료에 구두 biofilm 형성 평가 하는 프로토콜. 현장에서 모델 관련 강력한 현미경 검사 법 기술 된 구두 biofilm 분석에 사용 됩니다.

치과 임 플 란 트에 대 한 다른 자료에 구두 Biofilm 형성

천연 제품은 신약 및 치료제 개발을 위한 유망한 출발점을 나타냅니다. 그러나, 높은 화학 다양성으로 인해, 식물에서 새로운 치료 화합물을 찾는 것은 도전적이고 시간이 많이 소요되는 작업입니다. 우리는 식물 추출물과 분획에서 항균 및 항바이오필름 분자를 식별하는 단순화된 접근법을 설명합니다.

식물의 추출물과 분획에서 새로운 항균 및 항바이오필름 분자를 식별하여 치과 용 충치를 방지하기 위한 체계적인 접근법

이 프로토콜은 결정-바이올렛 바이오매스 분석, 타임랩스 위상 차비 역학, 공초점 3D/매트릭스 매핑, SEM 초구조, 생체 내 햄스터 감염 모듈을 결합한 모듈형 BSL-2 워크플로우를 제공하여 렙토스피라 바이오필름의 기능적 역할을 배양, 정량, 특성화, 조사하여 실험실 간 돌연변이 및 반바이오필름 개입의 표준화된 평가를 가능하게 합니다.

렙토스피라 바이오필름의 정량적, 구조적, 기능적 분석을 위한 모듈식 워크플로우

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