この研究は、文部科学、技術、日本省から探索研究（JK）に挑戦するための科学研究費補助金、および科学研究（A）（JKとSM）によって部分的にサポートされていました。理研FPRフェローシップ（RCE）は、追加サポートを提供。著者は、博士に感謝の意を表明する。英資近山、NMRおよび統計分析と技術支援のための恭代​​関山と真美岡本。

1。溶出物を削除するフィルタの準備<ol><li> 25 mm径0.22μmの孔サイズデュラポアPVDF親水性フィルター（ミリポア社製）を使用します。ピンセットを使用してクリーン500ミリリットルパイレックスビーカー内のフィルタを配置します。蒸留水で3回プレリンス。あなたがお互いにくっつくのフィルターを防ぐために、リンスとしてよく渦。 300ミリリットルのMilli-Q（ミリポア社製）または同等の高品質の水を追加します。フィルタからの溶出物の完全な除去を容易にするためにオートクレーブします。 </li><li>のMilli-Qとこの時間は、ミリQを捨て、再びトリプルフィルターをすすぎます。清潔で乾燥した表面（例えば、アルミ箔など）との合理的な温度（例えば37°C）または空気乾燥のいずれかで乾燥した上でピンセットの場所の個々のフィルタを使用する。フィルタが現在使用することができます。 </li></ol> 2。サンプル材料のろ過<ol><li>このプロトコルは、ガラスをサポートし、25 mmの微量分析フィルタの列を持つミリポアステンレス鋼3の場所フィルタマニホールドを立証するためのと機械式ポンプが使用されています。無菌テクニックを使用して、フィルターカラムをベースにシングル25mmのフィルタを配置し、列を適用し、一緒にクランプします。 </li><li> 、カラムに試料15mlを読み込むフィルタマニホールドにストップバルブを開き、ポンプの電源をオンにします。セルの破損（&lt;5 kPa）を最小限に抑えるために穏やかな圧力下でフィルタリングします。そのような手や蠕動ポンプのような他のポンプは、このプロトコルに適合させることができる。低密度のサンプルについては、水の連続的な追加が必要になることがあり、フィルターは水の添加の間に長時間の乾燥行かせません。 </li><li>あなたがサンプルを濾過した後、海洋試料については、あなたは、オプションの淡水は、サンプルでは、​​フィルタ上の残留常磁性イオンを低減するためにリンスを実行できます。これは、分光器の磁石のより正確なチューニングに役立つことがあります。単に穏やかに少量の水を追加し、末尾に採取した試料を介してフィルタリングします。 </li><li>フィルタリングが完了すると、ポンプの電源をオフにし、バルブのOPEを残すnは、フィルタの下の負圧が残っている。クランプとフィルタ列を削除します。 </li><li>片手で、フィルタのホールドを取るためにきれいなピンセットを使用しています。自分自身を越えてフィルタを折るが、しわません。もう一方の手でフィルターを保持するために無菌の2 mlマイクロチューブのリップを使用しています。フィルタの両方のエッジを再つかむためにそれらを使用してピンセットを離します。倍に45°の角度でRegrip。 </li><li>それは内側に面した試料側で開きますので、2 mlチューブとリリースにフィルタを配置します。あなたは、無菌の2 mlのマイクロチューブにこのように2つまでのフィルタを配置することができます。二つのフィルターを使用している場合、彼らはできるだけ少し重なるようにします。すぐに（少なくとも-30℃）凍結。 </li></ol> 3。水性の水溶性代謝物の抽出<ol><li>一晩または少なくとも10時間あなたのサンプルを凍結乾燥。 </li><li>凍結乾燥後、各チューブ（Tokken）にステンレス製の粉砕機を追加します。 750μlの標準化カリウムを追加します。38.3 mMのKH 2 PO 4、61.7 mMのK 2 HPO 4、DSS 0.1; 2,2 -ジメチル-2 - silapentane-5-スルホネート（DSS）、標準（KPIに重水素酸化物のリン酸塩のNMRバッファ（2 H&gt; 90％） mMのは、pH 7.0、90％D 2 O）2。 </li><li>フィルタから細胞物質を除去するために4℃の水超音波でC（断片化、Diagenodeの）で5分間のサンプルを超音波処理してください。きれいなピンセットでフィルタを削除します。 </li><li> 5分間のミル粉砕機（1600 rpm）を用いて細胞を破壊する。 </li><li> 15分間のベンチトップシェーカー（エッペンドルフ）に（1400 rpm）で振とうしながら65℃でインキュベートします。 </li><li>きれいなピンセットで金属製のブタを外し、5分間13,000 gでサンプルを遠心します。 </li><li> NMR分光法のNMRチューブに直接上清を描画します。 </li></ol> 4。 NMR分光法とデータ解析<ol><li> （ここでは、ブルカーDRX-500分光計を搭載したNMR分光計にサンプルをロードするXWIN-NMRを実行するコンピュータによって制御されるトリプル軸勾配とTXIプローブ）。 </li><li> XWIN-NMRインターフェースから適切な以前に発行されたメソッドの2,15を使用して 1D 1 H NMRスペクトルを取得します。本研究では1 H NMRスペクトルは、1.2秒の繰り返し時間で、ウォーターゲートパルスシーケンスによって抑制された298 K.残留水信号で500.03 MHzでDRX-500分光器オペレーティング·システム上で記録した。 128過渡は、スペクトルごとに32,000データポイントを取得するために集められた。 </li><li> PCにインストールNMRPipeソフトウェア16にNMRデータディレクトリを転送します。生データを処理し、0ppmでの参照は、手動でスペクトルを相としてDSSを設定します。デジタル化し統合するか&quot;ビニング&quot;それらをそのようなrNMR、Automicsとしてソフトウェアを使用して、またはECOMICSのWebサイト（から公的に利用可能なFT2Bパッケージを使用して、離散的な値の集合にスペクトルデータ<a href="https://database.riken.jp/ecomics/">https://database.riken.jp/ecomics/</a> ）3,17。番目の例であり、スペクトルはECOMICSを使用して0.032 ppmの積分領域上0.5〜10.5 ppmの間で統合し、DSSまたは全信号強度のいずれかに正規化された。出力データは現在のようなR 18のようなフリーソフトウェアパッケージを使用して主成分分析（PCA）などの下流の統計分析に使用することができます。 </li></ol> 5。代表的な結果 1 H NMRスペクトルの例としては、上記の方法は、 図1に示されている使用して得られた。これらのサンプルは、小宇宙実験の2つの時点から、藻類の代謝活動に起因する明確な違いを示しています。 4日目スペクトルは、1日目のサンプルに比べて、特に3から4 ppmの範囲で、ピークのかなりの豊かさを示しています。これらのピークは、小宇宙の中で珪藻ブルーミングによって生成された糖に起因することができます。人工または天然海水中の天然プランクトン群集の成長を比較して同様の実験では、統計的アプローチのローディングプロットは、スペクトル内のピークを識別することができますがビンのNMRスペクトルから派生した主成分分析（PCA）スコアプロットとしてUCHは、二つの治療法（図2）の間に明確な代謝の違いを示すために使用することができ、その形状データの配布。このような結果はこのようなゲノムフィンガープリント法（図3）から、他のオミクスレベルからのデータと比較することができます。これらのNMRピークは（BMRB時など、個別に照会することができます<a href="http://www.bmrb.wisc.edu/">http://www.bmrb.wisc.edu/</a> ）19、またはスペクトル全体（例えばでSpinAssignと統計的に分析することができます<a href="http://prime.psc.riken.jp/?action=nmr_search">http://prime.psc.riken。 JP /？アクション= nmr_search</a> ）2。この例では、治療の違いは、自然のプランクトンコミュニティの代謝物からのスペクトルの糖地域のピークの豊富（3.39 ppmから4.04 ppm）のによるものであったし、人工海水のコミュニティに特有のいくつかのピークが暫定的にIDEだったSpinAssignを使用して乳酸とギとしてntified。 <img src="/files/ftp_upload/3163/3163fig1.jpg" alt="図1" /> 図1は、この手順を使用して処理したサンプルから得られた代表的な1 H NMRスペクトルを示す。小宇宙のサンプルは前に（1日目）と（4日目）強烈な珪藻ブルーム時に撮影された。 NMR実験は、内部標準のピーク高さ（; 0 ppmのDSS）に正規化信号とブルカーDRX-500で行われた。 <img src="/files/ftp_upload/3163/3163fig2.jpg" alt="図2" /> 図2自然と小宇宙で育った天然由来の微生物プランクトンコミュニティ（オープンダイヤモンド）や人工的な（黒丸）海水のメタボロームから選別NMRスペクトルの主成分分析（PCA）スコアプロット。明確な代謝の違いは、散布図で観察することができます。このような分析からロードプロットは、その後の重要性の明確なピークを識別するために使用することができますシステムは、必要に応じて、これらのピークは、さらに分析することができます。 <img src="/files/ftp_upload/3163/3163fig3.jpg" alt="図3" /> 図3マルチオミックス解析の例としては、ゲノムデータとNMRを組み合わせた。変性勾配ゲル18Sの電気泳動（左）と16Sに基づいて、コミュニティの構成（右） 図2に、分析と同じ試料からのrRNA遺伝子は、天然（オープンダイヤモンド）と人工（黒丸）海水の小宇宙の間に明確な微生物群集のパターンを示しています。自然のシステムからメタボロームやゲノムとの間のこのような対応は、このアプローチの有用性を示しています。

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Bioeng. 110, 87-93 (2010).</li><li>Nakanishi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+omics+approach+identifies+nutrition-mediated+microbial+interactions.">Dynamic omics approach identifies nutrition-mediated microbial interactions.</a> J. Proteome Res. 10, 824-836 (2011).</li><li>Falkowski, P., Barber, R., Smetacek, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biogeochemical+controls+and+feedbacks+on+ocean+primary+production.">Biogeochemical controls and feedbacks on ocean primary production.</a> Science. 281, 200-207 (1998).</li><li>Viant, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolomics+of+aquatic+organisms:+the+new+'omics'+on+the+block.">Metabolomics of aquatic organisms: the new 'omics' on the block.</a> Mar. Ecol. Prog. Ser. 332, 301-306 (2007).</li><li>Sekiyama, Y., Chikayama, E., Kikuchi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+semipolar+solvent+system+as+a+step+toward+heteronuclear+multidimensional+NMR-based+metabolomics+for+13C-labeled+bacteria,+plants,+and+animals.">Evaluation of a semipolar solvent system as a step toward heteronuclear multidimensional NMR-based metabolomics for 13C-labeled bacteria, plants, and animals.</a> Anal. 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Chem. 82, 1643-1652 (2011).</li></ol>

利害の衝突が宣言されません。

ここで示したろ過及び代謝物抽出法は、NMRメタボロミクスのために十分な量で収集する微生物プランクトンのバイオマスが可能になります。 KPIと1D 1 H NMRを用いて水性の水溶性代謝物の抽出のみが実証されていますが、他の抽出溶媒と分光の手法を使用することができます。一つの有用な例は、異種のサンプルから優れたNMRスペクトルを生成するために示され、常磁性イオンによる汚...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td> 0.22μmの親水性デュラポアPVDFフィルター、25ミリメートル</td><td>ミリポア</td><td> GVWP02500 </td><td></td></tr><tr><td>微量分析フィルターホルダー、25ミリメートル、フリットガラスのサポート</td><td>ミリポア</td><td> XX1002500 </td><td></td></tr><tr><td> 3位マニホールド、47ミリメートル、ステンレス鋼</td><td>ミリポア</td><td> XX2504735 </td><td></td></tr><tr><td> KH 2 PO 4 </td><td>埼玉県和光市</td><td> 169から04245 </td><td></td></tr><tr><td> K 2 HPO 4 </td><td>埼玉県和光市</td><td> 164から04295 </td><td></td></tr><tr><td>重水、2 H&gt; 90％ </td><td> Campridge同位Laboratoties </td><td> DLM-4 </td><td></td<html> &gt; </tr><tr><td> DSS </td><td>フルカ</td><td> 92754 </td><td></td></tr><tr><td> Automill </td><td> Tokken </td><td> TK-AM4 </td><td>含まれているステンレス製の粉砕機</td></tr><tr><td>サーモ快適さ</td><td>エッペンドルフ</td><td> 5355 000.011 </td><td></td></tr><tr><td>断片化</td><td> Diagenodeの</td><td> UCD-200 </td><td></td></tr><tr><td>真空蒸発装置</td><td> EYELA </td><td> CVE-3100 </td><td></td></tr><tr><td> NMR </td><td>ブルカー</td><td> 5ミリメートル-TXIプローブを用いたDRX-500 </td><td></td></tr><tr><td>スペクトルビニングツール</td><td>独自に開発した</td><td> FT2DB </td><td> <a href="https://database.riken.jp/ecomics/">https://database.riken.jp/ecomics/</a> </td></tr><tr><td>代謝物のアノテーションツールとデータベース</td><td>独自に開発した</td><td> SpinAssign </td><td>= nmr_search &quot;&gt; http://prime.psc.riken.jp/?action=nmr_search </td></tr></tbody></table>

concentration of metabolites from low-density planktonic communities for environmental metabolomics using nuclear magnetic resonance spectroscopy

環境メタボロミクスは生物に対応し、生化学的なレベル1の環境と相互に作用する方法に新たな理解を推進している新興分野である。核磁気共鳴（NMR）分光法は、このような研究のためにかなりの約束で、ガスクロマトグラフィー - 質量分析（GC-MS）を含むいくつかの技術の一つです。 NMRの利点は、非標的分析に適した構造情報を提供し、スペクトルは個々の代謝物のスペクトル2,3の最近使用可能なデータベースに対して、定量的および統計的方法で照会することができますということです。さらに、NMRスペクトルデータは、互いに分類群の生理的応答と環境4,5,6のより包括的な理解を提供するために、他のオミクスレベル（例えばトランスクリプトミクス、ゲノミクス）からのデータと組み合わせることができます。しかし、NMRはAPにそれが難しく、他のメタボローム技術よりも感度が低いです。サンプル集団はそのような全体の組織、生体液または細胞培養物として明確に定義され、容易に抽出可能な情報源からの代謝物に比べて低い低密度及び代謝物濃度になります自然の微生物のシステムへのプライ。その結果、現在までに行われた微生物のいくつかの直接的な環境メタボローム研究はそのようなホスト·シンビオント·システムなどのカルチャベースまたは容易に定義されている高密度の生態系、安定同位体標識をすることができます腸内環境の共培養または操作建設に限られてきたさらに、NMR信号7,8,9,10,11,12を強化するために使用されます。 NMRに適した濃度で、環境の代謝物の濃度と回収を容易にする方法は、不足している。最近の関心は多くのエネルギーと物質の流れがプランクトンコミュニティ13,14によって媒介される水生環境内の生物の環境へのメタボロミクスに与えられているので、濃度のための方法を開発しましたるとろ過による浮遊微生物のシステムからの全コミュニティの代謝物の抽出。市販の親水性ポリ-1,1 - difluoroethene（PVDF）フィルタは、特別に完全にそうでなければ、その後の分析で汚染物質として現れることができる抽出物を除去するために扱われます。これらの処理のフィルタは、興味のある環境や実験サンプルをフィルタリングするために使用されています。湿潤試料材料を含むフィルターを凍結乾燥し、水、水溶性代謝物は、標準化されたリン酸カリウム抽出緩衝液2を使用して、従来のNMR分光法のために直接抽出されます。これらのメソッドから派生したデータは統計的に意味のあるパターンを識別するために分析、またはコミュニティと生態系の機能の包括的な理解のための他のオミクスレベルで統合することができます。

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Concentration of Metabolites from Low-density Planktonic Communities for Environmental Metabolomics using Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

微生物のプランクトンコミュニティからの代謝物抽出のための方法が示されています。コミュニティ全体のサンプリングが特別に用意されたフィルター上にろ過することにより達成される。凍結乾燥後、水性の水溶性代謝物が抽出されます。このアプローチは、自然または実験的な微生物群集のトランスオミクス研究への環境メタボロミクスの応用が可能になります。

核磁気共鳴分光法を用いた環境メタボロミクスのための低密度プランクトンコミュニティからの代謝物の濃度

Environmental metabolomics is an emerging field that is promoting new understanding in how organisms respond to and interact with the environment and each ...

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Research

JoVE Journal

Biology

12.7K ビュー.  RIKEN Advanced Science Institute. 微生物のプランクトンコミュニティからの代謝物抽出のための方法が示されています。コミュニティ全体のサンプリングが特別に用意されたフィルター上にろ過することにより達成される。凍結乾燥後、水性の水溶性代謝物が抽出されます。このアプローチは、自然または実験的な微生物群集のトランスオミクス研究への環境メタボロミクスの応用が可?...

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Microbial Communities in Nature and Laboratory - Interview

自然と実験室での微生物群集 - インタビュー

生物学

In vitro Labeling of Human Embryonic Stem Cells for Magnetic Resonance Imaging

Human embryonic stem cells (hESC) have demonstrated the ability to restore the injured myocardium. Magnetic resonance imaging (MRI) has emerged as one of the predominant imaging modalities to assess the restoration of the injured myocardium. Furthermore, ex-vivo labeling agents, such as iron-oxide nanoparticles, have been employed to track and localize the transplanted stem cells. However, this method does not monitor a fundamental cellular biology property regarding the viability of transplanted cells. It has been known that manganese chloride (MnCl2) enters the cells via voltage-gated calcium (Ca2+) channels when the cells are biologically active, and accumulates intracellularly to generate T1 shortening effect. Therefore, we suggest that manganese-guided MRI can be useful to monitor cell viability after the transplantation of hESC into the myocardium.
In this video, we will show how to label hESC with MnCl2 and how those cells can be clearly seen by using MRI in vitro. At the same time, biological activity of Ca2+-channels will be modulated utilizing both Ca2+-channel agonist and antagonist to evaluate concomitant signal changes.

In this video, we are showing how to label human embryonic stem cells (hESC) with manganese chloride (MnCl2) which can enter cells via voltage-gated calcium channels when the cells are biologically active. Additionally, we show the use of MnCl2 as cellular MRI contrast agent to determine the in vitro viability of hESC.

磁気共鳴イメージングのためのヒト胚性幹細胞のin vitroでラベリングの

Human embryonic stem cells (hESC) have demonstrated the ability to restore the injured myocardium. Magnetic resonance imaging (MRI) has emerged as one of ...

Analyzing Gene Expression from Marine Microbial Communities using Environmental Transcriptomics

Analogous to metagenomics, environmental transcriptomics (metatranscriptomics) retrieves and sequences environmental mRNAs from a microbial assemblage without prior knowledge of what genes the community might be expressing. Thus it provides the most unbiased perspective on community gene expression in situ. Environmental transcriptomics protocols are technically difficult since prokaryotic mRNAs generally lack the poly(A) tails that make isolation of eukaryotic messages relatively straightforward 1 and because of the relatively short half lives of mRNAs 2. In addition, mRNAs are much less abundant than rRNAs in total RNA extracts, thus an rRNA background often overwhelms mRNA signals. However, techniques for overcoming some of these difficulties have recently been developed. A procedure for analyzing environmental transcriptomes by creating clone libraries using random primers to reverse-transcribe and amplify environmental mRNAs was recently described was successful in two different natural environments, but results were biased by selection of the random primers used to initiate cDNA synthesis 3. Advances in linear amplification of mRNA obviate the need for random primers in the amplification step and make it possible to use less starting material decreasing the collection and processing time of samples and thereby minimizing RNA degradation 4. In vitro transcription methods for amplifying mRNA involve polyadenylating the mRNA and incorporating a T7 promoter onto the 3 end of the transcript. Amplified RNA (aRNA) can then be converted to double stranded cDNA using random hexamers and directly sequenced by pyrosequencing 5. A first use of this method at Station ALOHA demonstrated its utility for characterizing microbial community gene expression 6.

We present a method for generating cDNA from environmental mRNA. In general, total RNA is first collected from the environment, rRNA is selectively removed, mRNA is selectively amplified, and cDNA synthesized from the enriched mRNA pool is sequenced. Recovered sequences can be annotated using standard bioinformatics techniques to identify the expressed genes.

環境トランスクリプトミクスを使って海洋微生物群集からの遺伝子発現の分析

Analogous to metagenomics, environmental transcriptomics (metatranscriptomics) retrieves and sequences environmental mRNAs from a microbial assemblage ...

Detection of Nitric Oxide and Superoxide Radical Anion by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy from Cells using Spin Traps

Reactive nitrogen/oxygen species (ROS/RNS) at low concentrations play an important role in regulating cell function, signaling, and immune response but in unregulated concentrations are detrimental to cell viability1, 2. While living systems have evolved with endogenous and dietary antioxidant defense mechanisms to regulate ROS generation, ROS are produced continuously as natural by-products of normal metabolism of oxygen and can cause oxidative damage to biomolecules resulting in loss of protein function, DNA cleavage, or lipid peroxidation3, and ultimately to oxidative stress leading to cell injury or death4. 
Superoxide radical anion (O2&bull;-) is the major precursor of some of the most highly oxidizing species known to exist in biological systems such as peroxynitrite and hydroxyl radical. The generation of O2&bull;- signals the first sign of oxidative burst, and therefore, its detection and/or sequestration in biological systems is important. In this demonstration, O2&bull;- was generated from polymorphonuclear neutrophils (PMNs). Through chemotactic stimulation with phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA), PMN generates O2&bull;- via activation of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase5. 
Nitric oxide (NO) synthase which comes in three isoforms, as inducible-, neuronal- and endothelial-NOS, or iNOS, nNOS or eNOS, respectively, catalyzes the conversion of L- arginine to L-citrulline, using NADPH to produce NO6. Here, we generated NO from endothelial cells. Under oxidative stress conditions, eNOS for example can switch from producing NO to O2&bull;- in a process called uncoupling, which is believed to be caused by oxidation of heme7 or the co-factor, tetrahydrobiopterin (BH4)8.
There are only few reliable methods for the detection of free radicals in biological systems but are limited by specificity and sensitivity. Spin trapping is commonly used for the identification of free radicals and involves the addition reaction of a radical to a spin trap forming a persistent spin adduct which can be detected by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. The various radical adducts exhibit distinctive spectrum which can be used to identify the radicals being generated and can provide a wealth of information about the nature and kinetics of radical production9.
The cyclic nitrones, 5,5-dimethyl-pyrroline-N-oxide, DMPO10, the phosphoryl-substituted DEPMPO11, and the ester-substituted, EMPO12 and BMPO13, have been widely employed as spin traps--the latter spin traps exhibiting longer half-lives for O2&bull;- adduct. Iron (II)-N-methyl-D-glucamine dithiocarbamate, Fe(MGD)2 is commonly used to trap NO due to high rate of adduct formation and the high stability of the spin adduct14.

Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy was employed to detect nitric oxide from bovine aortic endothelial cells and superoxide radical anion from human neutrophils using iron (II)-N-methyl-D-glucamine dithiocarbamate, Fe(MGD)2 and 5,5-dimethyl-1-pyroroline-N-oxide, DMPO, respectively.

一酸化窒素とスピントラップを使用して、細胞からの電子常磁性共鳴分光法によるスーパーオキシドアニオンラジカルの検出

Reactive nitrogen/oxygen species (ROS/RNS) at low concentrations play an important role in regulating cell function, signaling, and immune response but in ...

Quantifying Mixing using Magnetic Resonance Imaging

Mixing is a unit operation that combines two or more components into a homogeneous mixture. This work involves mixing two viscous liquid streams using an in-line static mixer. The mixer is a split-and-recombine design that employs shear and extensional flow to increase the interfacial contact between the components. A prototype split-and-recombine (SAR) mixer was constructed by aligning a series of thin laser-cut Poly (methyl methacrylate) (PMMA) plates held in place in a PVC pipe. Mixing in this device is illustrated in the photograph in Fig. 1. Red dye was added to a portion of the test fluid and used as the minor component being mixed into the major (undyed) component. At the inlet of the mixer, the injected layer of tracer fluid is split into two layers as it flows through the mixing section. On each subsequent mixing section, the number of horizontal layers is duplicated. Ultimately, the single stream of dye is uniformly dispersed throughout the cross section of the device.
 Using a non-Newtonian test fluid of 0.2% Carbopol and a doped tracer fluid of similar composition, mixing in the unit is visualized using magnetic resonance imaging (MRI). MRI is a very powerful experimental probe of molecular chemical and physical environment as well as sample structure on the length scales from microns to centimeters. This sensitivity has resulted in broad application of these techniques to characterize physical, chemical and/or biological properties of materials ranging from humans to foods to porous media 1, 2. The equipment and conditions used here are suitable for imaging liquids containing substantial amounts of NMR mobile 1H such as ordinary water and organic liquids including oils. Traditionally MRI has utilized super conducting magnets which are not suitable for industrial environments and not portable within a laboratory (Fig. 2). Recent advances in magnet technology have permitted the construction of large volume industrially compatible magnets suitable for imaging process flows. Here, MRI provides spatially resolved component concentrations at different axial locations during the mixing process. This work documents real-time mixing of highly viscous fluids via distributive mixing with an application to personal care products.

Magnetic resonance imaging (MRI) provides a powerful tool to evaluate the effectiveness of process equipment during operation. We discuss the use of MRI to visualize mixing in a static mixer. The application is relevant to personal care products, but can be applied to a broad range of food, chemical, biomass and biological fluids.

磁気共鳴イメージングを使用してミキシング定量化

Mixing is a unit operation that combines two or more components into a homogeneous mixture.  This work involves mixing two viscous liquid streams using an ...

Purification of Transcripts and Metabolites from Drosophila Heads

For the last decade, we have tried to understand the molecular and cellular mechanisms of neuronal degeneration using Drosophila as a model organism. Although fruit flies provide obvious experimental advantages, research on neurodegenerative diseases has mostly relied on traditional techniques, including genetic interaction, histology, immunofluorescence, and protein biochemistry. These techniques are effective for mechanistic, hypothesis-driven studies, which lead to a detailed understanding of the role of single genes in well-defined biological problems. However, neurodegenerative diseases are highly complex and affect multiple cellular organelles and processes over time. The advent of new technologies and the omics age provides a unique opportunity to understand the global cellular perturbations underlying complex diseases. Flexible model organisms such as Drosophila are ideal for adapting these new technologies because of their strong annotation and high tractability. One challenge with these small animals, though, is the purification of enough informational molecules (DNA, mRNA, protein, metabolites) from highly relevant tissues such as fly brains. Other challenges consist of collecting large numbers of flies for experimental replicates (critical for statistical robustness) and developing consistent procedures for the purification of high-quality biological material. Here, we describe the procedures for collecting thousands of fly heads and the extraction of transcripts and metabolites to understand how global changes in gene expression and metabolism contribute to neurodegenerative diseases. These procedures are easily scalable and can be applied to the study of proteomic and epigenomic contributions to disease.

Purification of Transcripts and Metabolites from Drosophila Heads

We describe here the procedures for the extraction and purification of mRNA and metabolites from Drosophila heads. We are applying these techniques to better understand the cellular perturbations underlying neuronal degeneration. These methodologies can be easily scaled and adapted for other "omic" projects.

転写産物および代謝物からの精製<em&gt;ショウジョウバエ</em&gt;ヘッド

For the last decade, we have tried to understand the molecular and cellular mechanisms of neuronal degeneration using Drosophila as a model organism. ...

Removal of Exogenous Materials from the Outer Portion of Frozen Cores to Investigate the Ancient Biological Communities Harbored Inside

The cryosphere offers access to preserved organisms that persisted under past environmental conditions. In fact, these frozen materials could reflect conditions over vast time periods and investigation of biological materials harbored inside could provide insight of ancient environments. To appropriately analyze these ecosystems and extract meaningful biological information from frozen soils and ice, proper collection and processing of the frozen samples is necessary. This is especially critical for microbial and DNA analyses since the communities present may be so uniquely different from modern ones. Here, a protocol is presented to successfully collect and decontaminate frozen cores. Both the absence of the colonies used to dope the outer surface and exogenous DNA suggest that we successfully decontaminated the frozen cores and that the microorganisms detected were from the material, rather than contamination from drilling or processing the cores.

The cryosphere offers access to preserved organisms that persisted under past environmental conditions. A protocol is presented to collect and decontaminate permafrost cores of soils and ice. The absence of exogenous colonies and DNA suggest that microorganisms detected represent the material, rather than contamination from drilling or processing.

古代生物群集抱いて内部を調査するための冷凍コアの外側部分からの外因性物質の除去

The cryosphere offers access to preserved organisms that persisted under past environmental conditions. In fact, these frozen materials could reflect ...

Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory

Emergent properties and external factors (population-level and ecosystem-level interactions, in particular) play important roles in mediating ecologically-important endpoints, though they are rarely considered in toxicological studies. D. melanogaster is emerging as a toxicology model for the behavioral, neurological, and genetic impacts of toxicants, to name a few. More importantly, species in the genus Drosophila can be utilized as a model system for an integrative framework approach to incorporate emergent properties and answer ecologically-relevant questions in&#160;toxicology research. The aim of this paper is to provide a protocol for exposing species in the genus Drosophila to pollutants to be used as a model system for a range of phenotypic outputs and ecologically-relevant questions. More specifically, this protocol can be used to 1) link multiple biological levels of organization and understand the impact of toxicants on both individual- and population-level fitness; 2) test the impact of toxicants at different stages of developmental exposure; 3) test multigenerational and evolutionary implications of pollutants; and 4) test multiple contaminants and stressors simultaneously.

Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory

In this paper, we provide a detailed protocol for exposing species in the genus Drosophila to pollutants with the goal of studying the impact of exposure on a range of phenotypic outputs at different developmental stages and for more than one generation.

無脊椎動物モデル システムとしてショウジョウバエを使用して毒性を実験室でテストするための実験プロトコル

Emergent properties and external factors (population-level and ecosystem-level interactions, in particular) play important roles in mediating ...

Synthesis of 68Ga Core-doped Iron Oxide Nanoparticles for Dual Positron Emission Tomography /(T1)Magnetic Resonance Imaging

Here, we describe a microwave synthesis to obtain iron oxide nanoparticles core-doped with 68Ga. Microwave technology enables fast and reproducible synthetic procedures. In this case, starting from FeCl3 and citrate trisodium salt, iron oxide nanoparticles coated with citric acid are obtained in 10 min in the microwave. These nanoparticles present a small core size of 4.2 &#177; 1.1 nm and a hydrodynamic size of 7.5 &#177; 2.1 nm. Moreover, they have a high longitudinal relaxivity (r1) value of 11.9 mM-1&#183;s-1 and a modest transversal relaxivity value (r2) of 22.9 mM-1&#183;s-1, which results in a low r2/r1 ratio of 1.9. These values enable positive contrast generation in magnetic resonance imaging (MRI) instead of negative contrast, commonly used with iron oxide nanoparticles. In addition, if a 68GaCl3 elution from a 68Ge/68Ga generator is added to the starting materials, a nano-radiotracer doped with 68Ga is obtained. The product is obtained with a high radiolabeling yield (&#62; 90%), regardless of the initial activity used. Furthermore, a single purification step renders the nano-radiomaterial ready to be used in vivo.

Synthesis of 68Ga Core-doped Iron Oxide Nanoparticles for Dual Positron Emission Tomography /T1Magnetic Resonance Imaging

Here, we present a protocol to obtain 68Ga core-doped iron oxide nanoparticles via fast microwave-driven synthesis. The methodology renders PET/(T1)MRI nanoparticles with radiolabeling efficiencies higher than 90% and radiochemical purity of 99% in a 20-min synthesis.

二重陽電子放出断層レントゲン写真撮影のため68Ga コアをドープした酸化鉄ナノ粒子の合成/(T1) 磁気共鳴イメージング

Here, we describe a microwave synthesis to obtain iron oxide nanoparticles core-doped with 68Ga. Microwave technology enables fast and reproducible ...

Quasi-metagenomic Analysis of Salmonella from Food and Environmental Samples

Quasi-metagenomics sequencing refers to the sequencing-based analysis of modified microbiomes of food and environmental samples. In this protocol, microbiome modification is designed to concentrate genomic DNA of a target foodborne pathogen contaminant to facilitate the detection and subtyping of the pathogen in a single workflow. Here, we explain and demonstrate the sample preparation steps for the quasi-metagenomics analysis of Salmonella enterica from representative food and environmental samples including alfalfa sprouts, ground black pepper, ground beef, chicken breast and environmental swabs. Samples are first subjected to the culture enrichment of Salmonella for a shortened and adjustable duration (4&#8211;24 h). Salmonella cells are then selectively captured from the enrichment culture by immunomagnetic separation (IMS). Finally, multiple displacement amplification (MDA) is performed to amplify DNA from IMS-captured cells. The DNA output of this protocol can be sequenced by high throughput sequencing platforms. An optional quantitative PCR analysis can be performed to replace sequencing for Salmonella detection or assess the concentration of Salmonella DNA before sequencing.

Quasi-metagenomic Analysis of Salmonella from Food and Environmental Samples

Here, we present a protocol to prepare DNA samples from food and environmental microbiomes for concerted detection and subtyping of Salmonella through quasimetagenomic sequencing. The combined use of culture enrichment, immunomagnetic separation (IMS), and multiple displacement amplification (MDA) allows effective concentration of Salmonella genomic DNA from food and environmental samples.&#160;