Name: Een analytisch instrument-box voor de Uitgebreide Biochemische, structurele en Transcriptome Evaluatie van orale biofilms gemedieerd door mutans streptococcen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-25T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 9 s
Description: Ontdek een analytische toolbox voor biofilmonderzoek met confocale fluorescentiebeeldvorming en aangepaste software. Deze methode maakt gedetailleerde structurele en transcriptoomanalyses van orale biofilms mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De auteurs willen dr. Gary Xie en Herbert Lee bedanken voor de ontwikkeling van de MDV. We danken ook Drs. Simone Duarte, Ramiro Murata, Jae-Gyu Jeon, Jacqueline Abranches, en mevrouw Stacy Gregoire van hun technische en wetenschappelijke bijdrage voor de analytische componenten van de tool-box. Dit onderzoek werd mede ondersteund door USPHS Research verlenen DE018023 van het National Institute of Dental en Craniofaciale Research.

<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 deze presentatie hebben we aangetoond dat twee cruciale onderdelen van de Analytische Tool-Box (EPS / bacteriën imaging en microarray data mining / verwerking), de veelzijdigheid en het nut van de verschillende testen geïntegreerd in het systeem. Het is duidelijk dat de tool-box vergemakkelijkt de uitgebreide (vergelijkende) en gelijktijdige analyse van de verschillende aspecten van de biofilms biochemie, architectuur en genexpressie in reactie op de verschillende experimentele condities met behulp van een in vit...

<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 geconjugeerd alexa 647</td><td>Invitrogen</td><td>D22914</td><td></td></tr><tr><td>Olympus FV1000 twee-foton laser scanning microscoop</td><td>Olympus Corporation</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

een analytisch instrument-box voor de uitgebreide biochemische, structurele en transcriptome evaluatie van orale biofilms gemedieerd door mutans streptococcen

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

Biofilms zijn zeer dynamisch, georganiseerd en gestructureerd gemeenschappen van microbiële cellen verstrikt in een extracellulaire matrix van de variabele dichtheid en samenstelling 1, 2. In het algemeen, biofilms ontwikkelen van de eerste microbiële beslag op een oppervlak gevolgd door de vorming van cel-clusters (of microkolonies) en de verdere ontwikkeling en stabilisatie van de microkolonies, die voorkomen in een complexe extracellulaire matrix. De meerderheid van de biofilm matrices haven exopolysacchariden (EPS), en tandheelkundige biofilms vormen hierop geen uitzondering, vooral die in verband met cariës ziekte, die meestal gemedieerd door mutans streptococcen 3. De EPS worden gesynthetiseerd door micro-organismen (S. mutans, een belangrijke bijdrage levert) door middel van extracellulaire enzymen, zoals glucosyltransferases gebruik van sucrose in de eerste plaats als substraat 3. Studies van biofilms gevormd op tandoppervlakken zijn bijzonder uitdagend vanwege hun constante blootstelling aan milieu-uitdagingen in verband met complexe dieet-host-microbiële interacties die voorkomen in de mondholte. Beter begrip van de dynamische veranderingen van de structurele organisatie en de samenstelling van de matrix, fysiologie en transcriptoom / proteoom profiel van biofilm-cellen in reactie op deze complexe interacties verder zou vooraf de huidige kennis van hoe orale biofilms moduleren pathogeniteit. Daarom hebben we een analyse-tool-box om biofilm analyse te vergemakkelijken op structureel, biochemisch en moleculair niveau door een combinatie van algemeen beschikbare en nieuwe technieken met op maat gemaakte software voor data-analyse. Standaard analytische (colorimetrische assays, RT-qPCR en microarrays) en nieuwe fluorescentie technieken (voor simultane etikettering van bacteriën en EPS) werden geïntegreerd met specifieke software voor data-analyse van de complexe aard van de orale biofilm onderzoek adres. De tool-box bestaat uit 4 verschillende, maar onderling verbonden stappen (figuur 1): 1) Bioassays, 2) Raw Data-ingang, 3) Data Processing, en 4) data-analyse. We gebruikten onze in vitro biofilm-model en de specifieke experimentele omstandigheden op het nut en de flexibiliteit van de tool-box aan te tonen. De biofilm-model is eenvoudig, reproduceerbare en meerdere herhalingen van een enkel experiment kunnen gelijktijdig 4 worden gedaan, 5. Bovendien, is het mogelijk tijdelijk de evaluatie, de opname van verschillende micro-organismen 5 en beoordeling van de effecten van de verschillende experimentele condities (bijvoorbeeld behandelingen 6; vergelijking van de knock-out mutanten vs ouderlijke stam 5; koolhydraten beschikbaarheid 7). We beschrijven hier twee specifieke onderdelen van de tool-box, waaronder (i) nieuwe software voor microarray data mining / organisatie (MDV) en fluorescentie beeldvorming analyse (DUOSTAT), en (ii) in situ EPS-labeling. We bieden ook een experimentele geval zien hoe de tool-box kan u helpen met biofilms analyse, data-organisatie, de integratie en interpretatie.

Biofilms gevormd op tandoppervlakken zijn zeer complex en worden blootgesteld aan een constante aangeboren en exogene milieu-uitdagingen, die hun architectuur moduleren, fysiologie en transcriptoom. We ontwikkelden een toolbox om de samenstelling, de structurele organisatie en gen-expressie van orale biofilms, die kan worden aangepast aan andere gebieden van de biofilm onderzoek te onderzoeken.

Een analytisch instrument-box voor de Uitgebreide Biochemische, structurele en Transcriptome Evaluatie van orale biofilms gemedieerd door mutans streptococcen

Biofilms zijn zeer dynamische, georganiseerde en gestructureerde gemeenschappen van microbiële cellen, ingebed in een extracellulaire matrix van variabele dichtheid en ...

Biofilms die zich op tandoppervlakken vormen, zijn uiterst complex en gestructureerd. Het betreft microbiële gemeenschappen ingebed in een extracellulaire matrix, die voortdurend worden blootgesteld aan omgevingsfactoren. Het algemene doel hier is om twee specifieke componenten van een analytische gereedschapskist te presenteren die is ontworpen om structurele en moleculaire studies te vergemakkelijken, waarbij rekening wordt gehouden met de complexe aard van orale biofilms door een nieuwe fluorescentie-imagingtechniek te combineren met op maat gemaakte software voor gegevensverwerking en -analyse.Dit wordt bereikt door eerst specifieke assays te selecteren voor de analyse van biofilm, transcriptoom en structuur, waaronder een nieuwe confocale beeldvormingsmethode voor gelijktijdige visualisatie van EPS en bacteriën. De tweede stap van de procedure is het verzamelen van de ruwe gegevens uit de bioassays. De derde stap is het verwerken van de ruwe gegevens met specifieke software, waaronder de recent ontwikkelde duo stat voor colocalisatieanalyse.De laatste stap is het analyseren van de procesgegevens, inclusief het gebruik van software voor microarray-datamining en -organisatie, zo

an-analytical-tool-box-for-comprehensive-biochemical-structural

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologie en Infectie

We presenteren een protocol voor structurele en analyse van de samenstelling van natuurlijke orale biofilm van orthodontische apparatuur...

Orale Biofilm Analyse van de Palatal Expanders door middel van fluorescentie in-situ hybridisatie en confocale laser scanning microscopie

Source: Schlafer, S, and Frost Kristensen, M. Monitoring Extracellular pH in Cross-Kingdom Biofilms using Confocal Microscopy. J. Vis. Exp. (2020)This video demonstrates the cultivation of Streptococcus mutans and Candida albicans cross-kingdom biofilms under oral-like conditions to model bacterial–fungal interactions, enabling the study of microbial synergy, glucan-mediated adhesion, and acidogenic virulence in oral pathogenesis.

Establishing Bacterial–Fungal Cross-Kingdom Biofilms for Studying Oral Pathogenesis

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

Een protocol voor de gelijktijdige kwantificering en vergelijking van drie cellulaire en extracellulaire componenten binnen biofilms wordt gepresenteerd. De methodologie omvat het gebruik van confocale laserscanningmicroscopie, software voor biofilmstructuuranalyse en -visualisatie, en statistische analysesoftware.

Concurrent Kwantificering van Cellulaire en extracellulaire componenten van biofilms

Het doel van deze methoden papier is het gebruik van een microfluïdische systeem te beschrijven voor de ontwikkeling van multi-species biofilms dat soort gewoonlijk geïdentificeerd in humaan supragingivale tandplaque bevatten. Methoden om biofilm architectuur, biofilm levensvatbaarheid, en een aanpak om te oogsten biofilm voor cultuur-afhankelijke of cultuur-onafhankelijke analyses zijn gemarkeerd beschrijven.

Toepassing van een High-throughput<em&gt; In Vitro</em&gt; Microfluïdische System op mondelinge Multi-species biofilms Ontwikkel

Biofilm-infecties vertonen een hoge tolerantie voor chemotherapie. Geen enkele test legt de complexiteit van biofilms vast. In plaats daarvan zijn aanvullende tests nodig. We presenteren een screeningsplatform (ontwikkeld voor S. aureus) dat assays voor levensvatbaarheid, biomassa en biofilmmatrix combineert. Het maakt ontdekking van anti-biofilm medicijnen mogelijk, inclusief de beoordeling van langdurige chemotherapeutische effecten.

Een platform van de Anti-biofilm Testen geschikt voor de exploratie van natuurlijke verbinding Bibliotheken

Veranderingen in de mondelinge microbiome tijdens jeugd zijn van toenemende belangstelling. Vergelijking van verschillende microbiome studies blijkt een gebrek aan gestandaardiseerde bemonstering protocollen. Beperkte ruimte maakt het geluid subgingivale Sulcus (hersenanatomie) van kinderen uitdagende bemonstering. Papieren punt bemonstering wordt hier in detail gepresenteerd als de methode van keuze voor dit gebied.

Mondelinge Biofilm bemonstering voor analyse van de Microbiome bij gezonde kinderen

Hier presenteren we een protocol om te evalueren van mondelinge biofilm vorming op titanium en zirconia materialen voor tandheelkundige prothese abutments, met inbegrip van de analyse van de levensvatbaarheid van de bacteriële cellen en morfologische kenmerken. Een in situ -model die samenhangen met krachtige microscopie technieken wordt gebruikt voor de analyse orale biofilm.

Mondelinge Biofilm vorming op verschillende materialen voor tandheelkundige implantaten

Natuurlijke producten vormen veelbelovende uitgangspunten voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen en therapeutische middelen. Vanwege de grote chemische diversiteit is het vinden van nieuwe therapeutische verbindingen van planten echter een uitdagende en tijdrovende taak. We beschrijven een vereenvoudigde aanpak om antimicrobiële en antibiofilmmoleculen te identificeren uit plantenextracten en fracties.

Systematische aanpak om nieuwe antimicrobiële en antibiofilmmoleculen uit plantenextracten en -fracties te identificeren om tandheelkundige cariës te voorkomen

Dit protocol levert een modulaire BSL-2 workflow die kristal-violet biomassa-assays, time-lapse fase-contrast kinetiek, confocale 3D/matrix mapping, SEM-ultrastructuur en een in vivo hamsterinfectiemodule combineert om de functionele rol van Leptospira biofilm te cultiveren, kwantificeren, karakteriseren en onderzoeken, waardoor gestandaardiseerde evaluatie van mutanten en anti-biofilminterventies in laboratoria mogelijk is.

Een modulaire workflow voor kwantitatieve, structurele en functionele analyse van leptospira-biofilms

Ontdek een analytische toolbox voor biofilmonderzoek met confocale fluorescentiebeeldvorming en aangepaste software. Deze methode maakt gedetailleerde structurele en transcriptoomanalyses van orale biofilms mogelijk.

Een analytisch instrument-box voor de Uitgebreide Biochemische, structurele en Transcriptome Evaluatie van orale biofilms gemedieerd door mutans streptococcen (Video) | JoVE Journal

Een analytisch instrument-box voor de Uitgebreide Biochemische, structurele en Transcriptome Evaluatie van orale biofilms gemedieerd door mutans streptococcen

Meer video's verkennen