この作品は、ニューヨーク大学のフォームの起動の資金によってサポートされていました。我々は当初、ケモスタットとしてSixforsバイオリアクターの使用を開発し弥勒ダナムとマットブラウアーに感謝します。

ケモスタットを用いて連続培養の原理は、様々な実装を実現することができる。すべてのケモスタットでは、すべてのコンポーネント、2）十分に混合培養、培養容器の3）適切な通気、4）メディアのほか、文化除去の信頼できる手段の無菌性を維持するための1）の方法を持っていることが不可欠である。ここでは、簡単に代替のセットアップに適合させることができる方法を使用して、ケモスタットなどSixforsバイオリアクター（インフォース社）の使用を記載している。 1。ケモスタット船を組み立てる<ol><li>メインスイッチを使用してSixforsをオンにします。 </li><li>徹底的ケモスタット容器、攪拌機アセンブリおよび脱イオン（DI）水と付属のチューブを洗浄します。すべてのチューブとOリングを確認し、疲れ果て見て作品を交換してください。 </li><li>ドライブシャフト支持台は、ガラス容器内を上向きにし、駆動軸の上部は攪拌機アセンブリのそのハウジングにスナップされていることであることを確認します。 stirreを設定駆動シャフトの底部を確実にガラス容器にr個のアセンブリは、駆動軸支持に装着されている。ガラス容器に攪拌機アセンブリを固定するためのクランプを使用する。 </li><li> DI水の約300mlで容器を埋める。 </li><li>溶存酸素（DO 2）プローブからキャップを外し、下部ケースを外し、ボトムケースは電解液を途中で満たされていることを確認することで電解液レベルを確認してください。ボトムケースをRescrewとケモスタット容器のポートに挿入します。指きつくなるまでねじ込みます。 </li><li> pHプローブを取り、その保存緩衝液（3 MのKCl）から取り外します。 pHプローブキャップを外し、発酵槽1に接続します。 Sixfors制御画面を使用して、発酵槽·パラメータ·メニューに移動し、「pH値を校正」を選択します。高い読み取りなどの標準pH7緩衝液とレコードの読み取りにpHプローブを配置します。 pH4のバッファーを繰り返し、低読むように読み、記録する。発酵槽からpHプローブを切り離し、DI水で洗浄し、プローブのintを挿入Oケモスタット容器上のポート。指きつくなるまでねじ込みます。 </li><li>ラックにケモスタット容器を置きます。 pHプローブに接続して校正した発酵槽（1-6）船舶に注意してください。 pHプローブ上のpHプローブキャップを置きます。箔を使用したしっかりとDO 2プローブの上面をカバーしています。 </li><li>ケモスタット容器に付着し、管の端部の上に箔を折る。 </li><li>繰り返しは、すべての船舶のための1.2から1.8を繰り返します。 </li><li>液体サイクルで15分のためにそれらをオートクレーブで血管を滅菌する。 </li></ol> 2。メディアの準備<ol><li>異なる栄養塩濃度のバッチ培養を成長させることにより、栄養のための濃度の制限範囲を確立する。栄養素は、最終的な細胞密度は、最初の栄養素濃度（ 図4）の線形関数である範囲内に制限している。よく制限の範囲内での栄養濃度を選択します。 Saccharomyceを用いた研究のための標準的な培地組成の例Sセレビシエは、7月11日で利用できます。 </li><li>最初のメディアチューブの端をホイルで覆われていることを確認した後、空気入口とメディアコンセントを含有するゴム栓で蓋をされている空のカーボイオートクレーブ。 </li><li>別の容器内のメディアの10のLを用意。 </li><li> 100ミリリットルのメディアボトルに500ミリリットルのフィルターカップを取り付けます。エタノールで滅菌ピンセットで綿のフィルタを削除し、すぐにメディアカーボイにろ過ポートに取り付けます。 </li><li>フィルターカップに追加することで、メディアを殺菌する真空源とフィルタへのメディアカーボイを取り付けます。 </li><li>培地の濾過が完了すると、金属クランプで濾過口を閉じる。 </li></ol> 3。 DO 2プローブを校正し、ケモスタットの設定<ol><li>ケモスタット容器はオートクレーブ処理とそれに対応する熱ジャケットに容器を所定の位置に冷却させられた後。温度プローブ、pHプローブ、およびDO 2プローブを接続します。てみよう容器は、DO 2プローブが分極することを可能にするために、少なくとも6時間、電源を入れたまま座っている。 </li><li>別々の回収容器に各排水管の端部に配置します。オートクレーブ処理フィルタを介して空気供給を接続し、空気の流れをオンにします。各容器内の水が全てのシールが適切に形成されることを示しており、排水管から流出する必要があります。 </li><li>希望の作業容積（ 例えば 300ミリリットル）によると排水管の高さを調整します。私たちは、別の作業ボリュームに校正され、管の配置でマークされた定規を使用しています。 </li><li>ケモスタット容器にメディアカーボイを接続します。チューブを保持するためにエタノールを使用するには、可能な限り無菌終了する。ポンプとオープンクランプを介してポンプチューブを通します。メディアがケモスタット容器に流れ始めるまで、手動でポンプを押してください。ポンプからチューブを解放し、メディアがケモスタット容器内に自由に流れる必要があります。媒体が流出管に達すると、ポンプとチューブをクランプするアタッチ。 </li><li>スタートRUインペラを400rpmに設定し、30℃に設定した温度での基本的なプログラムをnning </li><li> DO 2プローブを校正するためには、窒素ガスに空気の供給およびスイッチをオフにします。 「低読む」とは、少なくとも1時間の記録測定値を待つ。 、裏（ すなわち 、周囲の酸素濃度を含む）の空気供給に切り替える」を高い読み取り」などの少なくとも1つの追加の時間と記録測定を待つ。 </li><li>アイリスソフトウェアを用いてデータの記録を開始する。 </li></ol> 4。接種<ol><li>培養容器の頂部を滅菌するために70％エタノールを使用する。 </li><li>ケモスタット容器に容器の上部とピペット一晩培養液1ミリリットルのネジを外します。ネジを締め。 </li><li>アイリスでの接種の時間を示す。 </li><li>培養が定常期初期に到達するためには約24時間を待ちます。文化が成長するにつれて、溶存酸素、pHが低下します。グルコース限定的なメディアの場合には、溶存酸素は、固定のphaで約100％に戻る。SE。他の栄養素の制限のために溶存酸素が定常期に&lt;100％のままになります。 </li></ol> 5。ポンプを開始し、定常状態となる<ol><li>希釈率は、培養体積（どのくらいのメディアが毎時容器に流入する）流量で割ることによって計算される。例えば、0.1 300mlの希釈率の体積を用いて、培地30mlを毎時間培養物に添加されることを意味する。システムは、正の圧力下にあるため、同じ体積を培養物を連続的に希釈されることを確実に容器から除去される。希釈率（D）の範囲は、細胞がケモスタットから洗浄される上方細胞の最大増殖速度（μmax）を超えないように使用することができる。 </li><li>所望の流量を確立するために、ポンプがオンとオフの秒数を指定し、ポンプの設定を選択する。ポンプは〜0.11ミリリットル/秒の速度でメディアを提供します。 </li><li> Sixfors int型を使用してプログラムを定義するポンプのタイミング、温度、インペラー速度を指定しますerface。プログラムを起動します。 </li><li>液体の収集レセプタクルを空にし、時間を記録します。 </li><li>少なくとも2時間後に、容器から除去されたかを測定するために多くのメディアメスシリンダーを使用。これはケモスタット容器に添加されているボリュームと同じになります。希釈率（D = V 排水 / V 文化 /時間 ） を計算します。計算された希釈率は、所望の希釈率と一致しない場合、ポンプの設定を調整します。 </li><li>定常状態では、ケモスタットでの細胞密度は経時的に変化しない。これは、流出をサンプリングすることによって培養物を乱すことなく測定することができる。我々は、操作上の少なくとも1つの集団倍加によって分離されている同一の細胞密度の測定値として、定常状態の達成を規定する。定常状態に達することは培​​養希釈の開始後約8培養世代がかかります。定常状態では、細胞は、（指数関数的に成長I.栄養制限条件の経時E。一定の成長速度）。集団（世代時間）の倍加時間ははln（2）/ Dである。 </li><li>定期的に一定の希釈率が維持されることを保証するために、実験の間、排水容積を測定し続けています。 </li></ol> 6。アプリケーション1：定常状態で、異なる速度で成長して勉強する細胞<ol><li>ケモスタットでの定常状態で、細胞の集団の成長速度は、希釈率に等しい。系統的に希釈率を変えることにより、異なる速度で細胞を増殖させることができる。これは、細胞体積、細胞周期段階およびストレス耐性を含む成長速度によって変化する生理学的パラメータの系統的な研究を可能にする。また、全体的なmRNA、タンパク質および代謝産物レベルの定常状態プロファイルは、異なる速度で増殖する細胞でアッセイすることができる。サンプルを取得する方法は2つあります。 </li><li>小さなサンプルは、受動的にOBすることができます1.5ミリリットル、15 mlチューブに流出管の端部を配置することによってtained。 1〜5ミリリットルの試料（流速に応じて）数分で得ることができる。多くの生理学的パラメータは、これらのサンプルから測定することができる。 </li><li>遺伝子発現、あるいは代謝物の分析は可能な限り迅速に取得する必要があり、より大きなサンプルが必要になります。 15ミリリットルコニカルチューブに排水管の端部に配置します。排水管の金属端部を固定しているネジを離し、ゆっくりと押し下げます。 〜10ミリリットルのサンプルでは、​​急速にあなたのチューブを記入します。ケモスタット容器内の容積が変化したことを覚えておいてください。多くの連続した​​サンプルが取られる場合は、一定の希釈率を維持するために、流れを減少させることが必要であり得る。 </li></ol> 7。アプリケーション2：フローサイトメトリーベースの競合アッセイを使用して制御された環境での遺伝子型の間の成長率の差の精密測定<ol><li>ケモスタットを正確栄養素濃度の効果を定量化するために使用することができる異なる遺伝的背景の間の成長率（ すなわち適応度）の違いに。異なる蛍光タンパク質で標識された共培養株による指数関数的な成長の間の相対的な存在量の変化率が決定される。異なる希釈率（D）において、このアッセイを実行すると、トレーニングの違いの栄養素濃度（ 複数可 ） の効果の研究を可能にする。 </li><li>同一の希釈率と300ミリリットルの容量を備えた独立しケモスタット容器に2系統の定常状態の文化を確立します。 </li><li>受動的に各容器から1ミリリットルを採取。細胞、4℃でリン酸緩衝生理食塩水（PBS）で所定の位置に再懸濁スピンダウンこれらのサンプルは、後続のフローサイトメトリー分析のためのコントロールである均質な細胞サンプルを含む。 </li><li>オートクレーブ処理メスシリンダー中に一つの容器からの流出チューブを配置します。排水管の金属端部を固定しているネジを解放し、そっとケモスタットから細胞を排出するために押し下げます。時容積は元の位置（300ml）中に流出管の金属端を返す、150ミリリットルに達する。別のメスシリンダーを使用して、第二の容器を繰り返します。 </li><li>ケモスタット容器の上部のネジを除去しながら無菌性を維持するために70％エタノールを使用してください。開口部に漏斗を置き、ケモスタット容器に他の培養物から150ミリリットルを注ぐ。ネジを締め。第二の漏斗を用いて、第二の容器を繰り返します。各ケモスタット容器は現在、2株の混合物を含む。 </li><li>すべての2-6時間のパッシブサンプリングを使用して、各容器から1ミリリットルのサンプルを得た。 4℃で、細胞をPBSに再懸濁し、店をスピンダウン2〜3日を慎重に各サンプルが取られた時間を記録するための試料を採取し続ける。 </li><li>実験では、超音波処理の終了時に、サンプルを約2×10 6細胞/ mlに希釈する。フローサイトメトリーを用いて、各サンプル中の二つの株の割合を測定する。両方の株は指数関数的に成長しているように、相対的な成長速度の差である（世代で測定）時間に対してLN（strain1/strain2）の線形回帰によって決定。回帰の傾きは、他の1つの株の相対的な（ すなわち、トレーニングの利点）成長速度の比例差である。 </li><li>混合培養は、新しい定常状態になるまでに時間がかかるように、初期の時点では、回帰にはあまり適合し得る。この問題は、最高の2〜3世代がサンプリングを開始するか、明確な異常値である初期のポイントを削除する前に経過させることで解決される。 1株は、他のoutcompetedた後は逆に、データが不要になったんや、これらの点は除外されるべきである。 </li></ol> 8。アプリケーション3：実験進化<ol><li>ケモスタットで行われた実験の進化は、栄養が制限された環境での適応度が増加している突然変異体について選択する。選択は、一般に、数百世代にわたって行われる。 </li><li>株を用いて、定常状態のケモスタット文化を確立既知の遺伝子型（好ましくは、既知のゲノム配列）と定義されている栄養の制限。 </li><li>適応人口の「化石の記録」を維持す​​るためには、受動的に2〜3日ごとにケモスタットをサンプリングし、-80℃で15％グリセロール中に試料を保存する</li><li>メディアリザーバーを監視し、必要に応じて新鮮な培地を補給。 </li><li>百数世代にわたって指数関数的に成長している文化を維持する。 </li><li>選択プレートが完了した後、固体寒天プレート上の細胞のサンプル。細胞がコロニーに成長した後、爪楊枝を使用してコロニーの公平なサンプルを選んで、100μlの培地を含む96ウェルプレートの各ウェルにクローンを接種する。クローンのサンプルは、一晩増殖を-80℃で30％グリセロールや店舗を100μlを追加することができます</li><li>全ゲノム配列決定によりクローンを特徴づけるとフィットネスの評価を含む表現型アッセイを行い、アプリケーション2で説明したように、一般的な蛍光標識された参照株を使用した。&lt;/李&gt; </ol>

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著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。

ケモスタットは、成長制御の定常状態での微生物の培養を可能にする。細胞は不変外部環境になり、一定の速度で継続的に成長する。これは、外部環境が連続的に変化しており、細胞増殖速度は、環境と遺伝子型の複雑な相互作用により決定されたバッチ培養法とは対照的である。したがって、バッチ培養上ケモスタット中の微生物を培養するの主な利点は、実験的に、細胞の増殖速度を制?...

細胞の増殖は、遺伝因子と環境因子の相互作用の1,2複雑なネットワークによって調節される。細胞増殖の調節多因子は、その研究にシステムレベルのアプローチを必要とする。しかし、調節された細胞成長の厳密な研究は、実験的に細胞が成長する速度を制御することの困難性により攻撃される。また、最も単純な実験で、細胞外の条件は、彼らが増殖するように細胞が継続的にその環境を変えるように、頻繁にダイナミックで複雑です。定義された、不変かつ制御された環境における細胞増殖速度の実験的な制御を可能にする細胞を培養する方法であって、これらの問題に対する解決策を、ケモスタットによって提供される。 ケモスタットを用いて連続培養する方法は、独立して1950年にモノー3とNovick＆シラード4で記述されていた。もともと構想として、細胞をCONのメディアの一定体積で栽培されているtinually新しいメディアと古い培地および細胞の同時除去（ 図1）の添加により希釈した。結合した常微分方程式（ 図2）のセル密度（x）およびケモスタット容器中の増殖制限栄養素（単数または複数 ）の濃度の変化率を記述する。重要なことに、この連立方程式は、定常状態で、細胞（ すなわち 、指数増殖速度定数）の特異的増殖速度は、速度に等しいことを顕著含意を有する単一の（非ゼロの）安定した定常状態（ 図3）を予測れる培養物（D）希釈する。希釈率を変えることにより、異なる成長速度でかつ栄養制限の異なる条件下での細胞の定常状態の集団を確立することが可能である。 ケモスタットを使用して、成長率の実験的制御がどのように細胞生理学の変化の理解の発展に重要であった成長5,6のレートで。しかし、微生物学的方法のかつての主力は、20世紀後半の間の分子生物学研究の爆発の際にますますあいまいになりました。今日では、微生物および多細胞生物の両方で増殖制御に関心をリニューアルし、システムレベルの解析のためのゲノム規模法の出現は、ケモスタットを使用するためのモチベーションをリニューアルしました。ここでは、細胞増殖速度の正確な制御とケモスタットを使用して一意に可能な外部環境を生かす3つのアプリケーションについて説明します。このような転写産物および代謝産物など - - 協調的な成長率で規制されている第一に、我々は、生体分子の何千もの豊富さは、どのように調査するケモスタットの使用を記載している。第二に、我々はケモスタットは、競合実験を用いて、栄養素が制約された環境では、異なる遺伝子型の間の成長率の差の正確な推定値を得るために使用することができる方法を記載している。第三に、我々はどのようにケモスタットができる記述一定の貧栄養環境下で増殖する細胞の適応進化を研究するために使用される。これらの例は、ケモスタット環境相互作用および適応進化による細胞増殖調節遺伝子のシステム·レベルの調査を可能にされる方法を例示する。

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of the reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue number</td>
			<td>Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infors-HT Sixfors Chemostat</td>
			<td>Appropriate Technical Resources, Inc.</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Bottle 9.5 L</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>02-887-1</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinchcock</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>05-867</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopper, Size 12, Green Neoprene</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-62991-42</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight Connector</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-30703-02</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>General purpose ties 4 in</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC9557052</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing, Silicone Rubber</td>
			<td>Small Parts</td>
			<td>B000FMWTDE</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing, Silicone, 3/8 in OD</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>02-587-1Q</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing, Silicone, 7/32 in OD</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>02-587-1E</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing, Stainless Steel, 3/16 in OD</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>6100K164</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing, Stainless Steel, 3/8 in OD</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>6100K161</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hook Connectors</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-66-18Q</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ratchet Clamp</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-06403-11</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer, Female</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-45512-34</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer, Male</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-45513-04</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millipore Aervent MTGR05010 62 mm Filter, 0.2 &mu;m</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>MTGR05010</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE Acrodisc CR 13 mm filters, 0.2 &mu;m</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC9131037</td>
			<td>For Media Vessel and Hosing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Direct-Reading Flowtube for Air</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-32047-77</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Direct-Reading Flowtube for Nitrogen</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-32048-63</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Proportioner Multitube Frames</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-03218-50</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regulator, Two-Stage Analytical</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>Y12-N145D580</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hose Adaptor, Stainless Steel</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>Y99-26450</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hose Male Adaptor</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>WES544</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Norprene Tubing</td>
			<td>US Plastics</td>
			<td>57280</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tripod Base</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-03218-58</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve Cartridges</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-03217-92</td>
			<td>For Nitrogen Gas Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carboy 10 L</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>02-963-2A</td>
			<td>For Media Preperation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steritop Sterile Vacuum Bottle-Top Filters, 1,000 ml, PES membrane; for 45 mm neck size</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SCGP-T10-RE</td>
			<td>For Media Preperation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Media Bottle 100 ml, 45 mm neck size</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB-800-100</td>
			<td>For Media Preperation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>calcium chloride&middot;2H2O</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>C79-500</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium chloride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP358-1</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>magnesium sulfate&middot;7H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>230391</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium phosphate monobasic</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC424205000</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium sulfate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC423400010</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P9541</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>boric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>B6768</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>copper sulfate&middot;5H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>209198</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium iodide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>60400</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ferric chloride&middot;6H2O</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>I88-100</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>manganese sulfate&middot;H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>230391</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium molybdate&middot;2H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M7634</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>zinc sulfate&middot;7H2O</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Z68-500</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>biotin</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP232-1</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>calcium pantothenate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC24330-1000</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>folic acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F7876</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>inositol (aka myo-inositol)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC12226-1000</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>niacin (aka nicotinic acid)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>N4126</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p-aminobenzoic acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC14621-2500</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pyridoxine HCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P9755</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>riboflavin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>R4500-25G</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>thiamine HCl</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP892-100</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leucine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>L8000-100G</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uracil</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>U0750</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextrose</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0155-08-5</td>
			<td>Media Reagents</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the use of chemostats in microbial systems biology

細胞は、外界からの信号に応答してそれらの成長速度を調節する。細胞の成長に合わせて、多様な細胞プロセス、高分子合成、代謝や細胞分裂周期に最終的には、コミットメントなど、調整する必要があります。細胞増殖の速度を制御する調節ネットワーク - 遺伝子発現および代謝を含む - ケモスタット実験的細胞増殖速度を制御する方法は、系統的にどのように成長速度に影響を与える細胞プロセスを研究する強力な手段を提供する。世代ケモスタット数百のために維持するとき、細胞増殖を制限する環境条件における微生物の適応進化を研究するために使用することができる。我々は、ケモスタット培養の原理を記載し、それらの動作を示し、それらの様々なアプリケーションの例を提供する。 20世紀半ばの発売後の廃用の期間の後、に新たにゲノムスケール手法の収束terest細胞の成長および適応進化の分子基盤の調節に生物学的研究におけるケモスタットを使用することにルネサンスを刺激されている。

ケモスタットの主な利点は、希釈率を変化させることによって実験的に細胞の増殖速度を制御する能力である。出芽酵母、サッカロマイセス·セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae）においては、細胞の形態、細胞分裂周期におけるその位相の情報である。 unbudded細胞（ 図5A）の割合を測定することによって決定されるように、より高い成長速度を有する集団は、活発に分裂する細胞の...

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The Use of Chemostats in Microbial Systems Biology

細胞増殖速度が調節されたプロセスおよび細胞生理学の主要な決定因子である。ケモスタットを用いた連続培養は、細胞増殖およびどのようにそれらのネットワークは細胞増殖を最適化するために進化を制御する分子ネットワークの研究を促進する栄養制限することにより、細胞増殖速度の外因性の制御を可能にする。

微生物システム生物学のケモスタットの使用

Cells regulate their rate of growth in response to signals from the external world. As the cell grows, diverse cellular processes must be coordinated ...

the-use-of-chemostats-in-microbial-systems-biology

Research

JoVE Journal

Biology

30.5K ビュー.  New York University. 細胞増殖速度が調節されたプロセスおよび細胞生理学の主要な決定因子である。ケモスタットを用いた連続培養は、細胞増殖およびどのようにそれらのネットワークは細胞増殖を最適化するために進化を制御する分子ネットワークの研究を促進する栄養制限することにより、細胞増殖速度の外因性の制御を可能にする。 

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Investigating the Microbial Community in the Termite Hindgut - Interview

Jared Leadbetter explains why the termite-gut microbial community is an excellent system for studying the complex interactions between microbes.     The symbiotic relationship existing between the host insect and lignocellulose-degrading gut microbes is explained, as well as the industrial uses of these microbes for degrading plant biomass and generating biofuels.

Jared Leadbetter explains why the termite-gut microbial community is an excellent system for studying the complex interactions between microbes. The symbiotic relationship existing between the host insect and lignocellulose-degrading gut microbes is explained, as well as the industrial uses of these microbes for degrading plant biomass and generating biofuels.

インタビュー - シロアリ後腸内微生物群集の調査

Jared Leadbetter explains why the termite-gut microbial community is an excellent system for studying the complex interactions between microbes.     The ...

生物学

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

Biology of Microbial Communities  - Interview

微生物群集の生物学 - インタビュー

Using Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) to Develop Diagnostic Tools

Using Micro-Electro-Mechanical Systems MEMS to Develop Diagnostic Tools

診断ツールを開発するマイクロエレクト​​ロメカニカルシステム（MEMS）の使用

The use of Biofeedback in Clinical Virtual Reality: The INTREPID Project

Generalized anxiety disorder (GAD) is a psychiatric disorder characterized by a constant and unspecific anxiety that interferes with daily-life activities. Its high prevalence in general population and the severe limitations it causes, point out the necessity to find new efficient strategies to treat it. Together with the cognitive-behavioral treatments, relaxation represents a useful approach for the treatment of GAD, but it has the limitation that it is hard to be learned. The INTREPID project is aimed to implement a new instrument to treat anxiety-related disorders and to test its clinical efficacy in reducing anxiety-related symptoms. The innovation of this approach is the combination of virtual reality and biofeedback, so that the first one is directly modified by the output of the second one. In this way, the patient is made aware of his or her reactions through the modification of some features of the VR environment in real time. Using mental exercises the patient learns to control these physiological parameters and using the feedback provided by the virtual environment is able to gauge his or her success. The supplemental use of portable devices, such as PDA or smart-phones, allows the patient to perform at home, individually and autonomously, the same exercises experienced in therapist's office. The goal is to anchor the learned protocol in a real life context, so enhancing the patients' ability to deal with their symptoms. The expected result is a better and faster learning of relaxation techniques, and thus an increased effectiveness of the treatment if compared with traditional clinical protocols.

The Project on Virtual Reality Intelligent Multi-sensor System for the Treatment of Anxiety-related Disorders (INTREPID) is aimed at developing a multi-sensor context-aware virtual reality system for the treatment of anxiety-related disorders.

臨床バーチャルリアリティにおけるバイオフィードバックの利用：INTREPIDプロジェクト

Generalized anxiety disorder (GAD) is a psychiatric disorder characterized by a constant and unspecific anxiety that interferes with daily-life ...

Window on a Microworld: Simple Microfluidic Systems for Studying Microbial Transport in Porous Media

Microbial growth and transport in porous media have important implications for the quality of groundwater and surface water, the recycling of nutrients in the environment, as well as directly for the transmission of pathogens to drinking water supplies. Natural porous media is composed of an intricate physical topology, varied surface chemistries, dynamic gradients of nutrients and electron acceptors, and a patchy distribution of microbes. These features vary substantially over a length scale of microns, making the results of macro-scale investigations of microbial transport difficult to interpret, and the validation of mechanistic models challenging. Here we demonstrate how simple microfluidic devices can be used to visualize microbial interactions with micro-structured habitats, to identify key processes influencing the observed phenomena, and to systematically validate predictive models. Simple, easy-to-use flow cells were constructed out of the transparent, biocompatible and oxygen-permeable material poly(dimethyl siloxane). Standard methods of photolithography were used to make micro-structured masters, and replica molding was used to cast micro-structured flow cells from the masters. The physical design of the flow cell chamber is adaptable to the experimental requirements: microchannels can vary from simple linear connections to complex topologies with feature sizes as small as 2 &mu;m. Our modular EcoChip flow cell array features dozens of identical chambers and flow control by a gravity-driven flow module. We demonstrate that through use of EcoChip devices, physical structures and pressure heads can be held constant or varied systematically while the influence of surface chemistry, fluid properties, or the characteristics of the microbial population is investigated. Through transport experiments using a non-pathogenic, green fluorescent protein-expressing Vibrio bacterial strain, we illustrate the importance of habitat structure, flow conditions, and inoculums size on fundamental transport phenomena, and with real-time particle-scale observations, demonstrate that microfluidics offer a compelling view of a hidden world.

Microfluidic devices can be used to visualize complex natural processes in real time and at the appropriate physical scales. We have developed a simple microfluidic device that mimics key features of natural porous media for studying growth and transport of bacteria in the subsurface.

多孔質媒体中の微生物トランスポート研究のためのシンプルなマイクロ流体システム：マイクロワールドでのウィンドウ

Microbial growth and transport in porous media have important implications for the quality of groundwater and surface water, the recycling of nutrients in ...

Determining the Contribution of the Energy Systems During Exercise

One of the most important aspects of the metabolic demand is the relative contribution of the energy systems to the total energy required for a given physical activity. Although some sports are relatively easy to be reproduced in a laboratory (e.g., running and cycling), a number of sports are much more difficult to be reproduced and studied in controlled situations. This method presents how to assess the differential contribution of the energy systems in sports that are difficult to mimic in controlled laboratory conditions. The concepts shown here can be adapted to virtually any sport.
The following physiologic variables will be needed: rest oxygen consumption, exercise oxygen consumption, post-exercise oxygen consumption, rest plasma lactate concentration and post-exercise plasma peak lactate. To calculate the contribution of the aerobic metabolism, you will need the oxygen consumption at rest and during the exercise. By using the trapezoidal method, calculate the area under the curve of oxygen consumption during exercise, subtracting the area corresponding to the rest oxygen consumption. To calculate the contribution of the alactic anaerobic metabolism, the post-exercise oxygen consumption curve has to be adjusted to a mono or a bi-exponential model (chosen by the one that best fits). Then, use the terms of the fitted equation to calculate anaerobic alactic metabolism, as follows: ATP-CP metabolism = A1 (mL . s-1) x t1 (s). Finally, to calculate the contribution of the lactic anaerobic system, multiply peak plasma lactate by 3 and by the athlete&#x2019;s body mass (the result in mL is then converted to L and into kJ).
The method can be used for both continuous and intermittent exercise. This is a very interesting approach as it can be adapted to exercises and sports that are difficult to be mimicked in controlled environments. Also, this is the only available method capable of distinguishing the contribution of three different energy systems. Thus, the method allows the study of sports with great similarity to real situations, providing desirable ecological validity to the study.

This protocol allows researchers focused on exercise and sports sciences to determine the relative contribution of three different energy systems to the total energy expenditure during a large variety of exercises.

運動時のエネルギーシステムの貢献を決定する

One of the most important aspects of the metabolic demand is the relative contribution of the energy systems to the total energy required for a given ...

Linking Predation Risk, Herbivore Physiological Stress and Microbial Decomposition of Plant Litter

The quantity and quality of detritus entering the soil determines the rate of decomposition by microbial communities as well as recycle rates of nitrogen (N) and carbon (C) sequestration1,2. Plant litter comprises the majority of detritus3, and so it is assumed that decomposition is only marginally influenced by biomass inputs from animals such as herbivores and carnivores4,5. However, carnivores may influence microbial decomposition of plant litter via a chain of interactions in which predation risk alters the physiology of their herbivore prey that in turn alters soil microbial functioning when the herbivore carcasses are decomposed6. A physiological stress response by herbivores to the risk of predation can change the C:N elemental composition of herbivore biomass7,8,9 because stress from predation risk increases herbivore basal energy demands that in nutrient-limited systems forces herbivores to shift their consumption from N-rich resources to support growth and reproduction to C-rich carbohydrate resources to support heightened metabolism6. Herbivores have limited ability to store excess nutrients, so stressed herbivores excrete N as they increase carbohydrate-C consumption7. Ultimately, prey stressed by predation risk increase their body C:N ratio7,10, making them poorer quality resources for the soil microbial pool likely due to lower availability of labile N for microbial enzyme production6. Thus, decomposition of carcasses of stressed herbivores has a priming effect on the functioning of microbial communities that decreases subsequent ability to of microbes to decompose plant litter6,10,11.
We present the methodology to evaluate linkages between predation risk and litter decomposition by soil microbes. We describe how to: induce stress in herbivores from predation risk; measure those stress responses, and measure the consequences on microbial decomposition. We use insights from a model grassland ecosystem comprising the hunting spider predator (Pisuarina mira), a dominant grasshopper herbivore (Melanoplus femurrubrum),and a variety of grass and forb plants9.

We present methods to evaluate how predation risk can alter the chemical quality of herbivore prey by inducing dietary changes to meet demands of heightened stress, and how the decomposition of carcasses from these stressed herbivores slows subsequent plant litter decomposition by soil microbes.

捕食リスク、草食動物生理的ストレスと植物リターの微生物分解を結ぶ

The quantity and quality of detritus entering the soil  determines the rate of decomposition by microbial communities as well as  recycle rates of ...

Design and Analysis of Temperature Preference Behavior and its Circadian Rhythm in Drosophila

The circadian clock regulates many aspects of life, including sleep, locomotor activity, and body temperature (BTR) rhythms1,2. We recently identified a novel Drosophila circadian output, called the temperature preference rhythm (TPR), in which the preferred temperature in flies rises during the day and falls during the night 3. Surprisingly, the TPR and locomotor activity are controlled through distinct circadian neurons3. Drosophila locomotor activity is a well&#160;known circadian behavioral output and has provided strong contributions to the discovery of many conserved mammalian circadian clock genes and mechanisms4. Therefore, understanding TPR will lead to the identification of hitherto unknown molecular and cellular circadian mechanisms. Here, we describe how to perform and analyze the TPR assay. This technique not only allows for dissecting the molecular and neural mechanisms of TPR, but also provides new insights into the fundamental mechanisms of the brain functions that integrate different environmental signals and regulate animal behaviors. Furthermore, our recently published data suggest that the fly TPR shares features with the mammalian BTR3. Drosophila are ectotherms, in which the body temperature is typically behaviorally regulated. Therefore, TPR is a strategy used to generate a rhythmic body temperature in these flies5-8. We believe that further exploration of Drosophila TPR will facilitate the characterization of the mechanisms underlying body temperature control in animals.

Design and Analysis of Temperature Preference Behavior and its Circadian Rhythm in Drosophila

We recently identified a novel Drosophila circadian output, temperature preference rhythm (TPR), in which the preferred temperature in flies rises during the day and falls during the night. TPR is regulated independently from another circadian output, locomotor activity. Here&#160;we describe the design and analysis of TPR in Drosophila.

ショウジョウバエにおける温度嗜好挙動とその概日リズムの設計と解析

The circadian clock regulates many aspects of life, including sleep, locomotor activity, and body temperature (BTR) rhythms1,2. We recently identified a ...

Measuring the Stiffness of Ex Vivo Mouse Aortas Using Atomic Force Microscopy

Arterial stiffening is a significant risk factor and biomarker for cardiovascular disease and a hallmark of aging. Atomic force microscopy (AFM) is a versatile analytical tool for characterizing viscoelastic mechanical properties for a variety of materials ranging from hard (plastic, glass, metal, etc.) surfaces to cells on any substrate. It has been widely used to measure the stiffness of cells, but less frequently used to measure the stiffness of aortas. In this paper, we will describe the procedures for using AFM in contact mode to measure the ex vivo elastic modulus of unloaded mouse arteries. We describe our procedure for isolation of mouse aortas, and then provide detailed information for the AFM analysis. This includes step-by-step instructions for alignment of the laser beam, calibration of the spring constant and deflection sensitivity of the AFM probe, and acquisition of force curves. We also provide a detailed protocol for data analysis of the force curves.

Measuring the Stiffness of Ex Vivo Mouse Aortas Using Atomic Force Microscopy

We present detailed protocols for isolation of aortas from mouse and measurement of their elastic modulus using atomic force microscopy.

の剛性を測定します<em&gt; ex vivoで</em原子間力顕微鏡を使用&gt;マウス大動脈

Arterial stiffening is a significant risk factor and biomarker for cardiovascular disease and a hallmark of aging. Atomic force microscopy (AFM) is a ...