저자는 예제 데이터와 캐나다 야생 동물 협회의 자비로운 기금을 제공 바바라 Berli 감사드립니다.

1. 캡처 및 Acclimation <ol><li> knotless NET을 사용하여 그들의 지주 탱크에서 개별 물고기를 수집합니다. 시간을 캡처 최소화 여러 물고기를 수집하지 않도록하고 이러한 요인들이 스트레스를 증가시킬 수로 그물에 몇 초 이상 물고기를 보유하지 않습니다. 스트레스 수영 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. </li><li> 마취 또는 직접 수영 터널 respirometer ( &#39;수영 터널&#39;)에있는 전송 탱크 중 플레이스 물고기. 물고기, tricaine methanesulfonate (MS222) 또는 정향 오일을 사용할 수있는 하나 anesthetized 수있다면. 허용 농도는 종의 민감도 및 온도를 포함한 여러 요인에 따라 다르지만 일반적으로 범위는 10-100에서 MG / 중 마취 1,2에 대해 L.됩니다 마취의 농도는 3 단계 마취를 유도 (외부 자극에 즉 응답)과 빠른 복구를 (즉 초) 허용해야합니다. 담수에 MS222를 사용하면, 나트륨 중탄산염은 버퍼로 동등한 부분 (질량에 의해)에서 사용해야합니다. 버퍼없이 MS222 크게 산도를 줄일 것이며, 낮은 산도 길 조직을 해칠 수 있습니다. 그것이 충분한 버퍼링 용량을 포함되어 버퍼링은 바닷물에 필요하지 않습니다. </li><li> Anesthetized 생선, sexed 대량 및 길이에 대한 측정, 그들의 상태의 간단한 외부 시험 부여하실 수 있습니다. 길이는 총 길이 (TL), 포크 길이 (FL) 또는 몸 길이 (BL)로 촬영하실 수 있습니다. 이러한 서로 다른 통계는 일반적으로 표준적인 방식에 따라 적용되며, 종의 형태 (아무런 포크드 지느러미 예 없음) 또는 생선 조건 (예 : 꼬리 지느러미가 떨어져 착용). </li><li> 모두 anesthetized 및 비 anesthetized 물고기는 가능한 한 이것이 회복을 촉진하므로 물이 흐르는으로로 빠르게 수영 터널에서 소개가되어야 할 것입니다. 유속은 일반적으로 같은 생선은 거의 수영을하는 동안 바닥에 나머지 수있을 것입니다 설정되어 있습니다. 성인 사크 연어에 대한 예 율은 0.3 BL / s의 것입니다 </li><li> 물고기 적응하기 위해 수영 터널에 남아 있어야합니다. Accl​​imation 기간은 전통적인 기간 (예 : 12 HR), 또는 30 분만큼 짧은 수있는 최신의 연구에 사용되는로 설정할 수 있습니다. 주어진 물고기, 안정적으로 낮은, 대사율이 (세부 다음 섹션) 사용할 수있는 접근로 이동 시간 이상 acclimation 기간을 확인하려면 다음과 같이하십시오. </li></ol> 2. 신진 대사 률을 측정 <ol><li> 수영 터널 내에서 산소의 변경은 수영 테스트 (S) 기간 동안 기록해야합니다. 산소 프로브는 수영 터널에 직접 날인 수 있지만, 그것은 먼저 프로브를 통해 물의 흐름이 프로브의 기능에 영향을 미치는지를 결정합니다. 프로브는 테스트하는 동안 발생할 수있는 물 속도에 의해 영향을 경우, 프로브는 터널 밖에서 자신의 챔버에 배치하고 펌프에 의해 터널 물을 함께 제공해야합니다. </li><li> 산소를 보충하고 폐기물의 축적을 완화하려면, 수영 터널 가능성이 주기적으로 플러시해야합니다. 수영 성능이 줄어들 수 있습니다 또는 무산소 대사에 변화가있을 수 있으므로 산소 포화도는 대부분의 종족에 대한보다 낮은 70 % 가을을 허용해서는 안됩니다. 터널 물을 플러싱하면 수온에 증가를 줄일 수 있지만, 물 온도는 냉각기에 수영 터널을 결합하여 지속적으로 실시해야합니다. 온도의 변화는 대사율에 영향을 미칠 것입니다. </li><li> 일상과 최대 신진 대사 속도를 단축 &#39;RMR&#39;와 &#39;MMR&#39;는 일반적으로 (그림 1A) 결정됩니다. 이 요금은 볼륨 (V O 2) 또는 단위 질량 당 산소의 질량 (M O 2)로 표현할 수, 단위 시간 당, 예를 들어 MG O 2 / kg / HR. 두 가격의 차이는 &#39;활동 범위를&#39;얻을로 이동하실 수 있습니다. &#39;과잉 포스트 운동 산소 소비&#39;(에폭)로 불리는 &#39;산소 부채&#39;다음과 같은 운동은 또한 결정 및 RMR에 포스트 운동 반환하는 동안 필요한 산소와 동일한 수있다. </li></ol><ol><li> 참고 : 많은 산소 프로브 및 출력이 자동으로 용존산소의 온도 수정 변경 사항을 제공합니다. 하지 않는 사람은 수정해야합니다. 또한 일부 값은 측정이 생리 조건에서 실시한다면 수정해야합니다. </li></ol> 수영 성능 측정 수영 성능 능력의 다양한 수영 터널에서 평가하실 수 있습니다. 수영 성능을 특성화하는 가장 일반적인 방법은 그것이 3 유지 수있는 기간입니다. 속도 느리게, 더 이상 그것은 유지하고 그 반대 수 있습니다. 속도는 일반적으로 각각 초 중 기간이, 시간 (최대 = 200 분)에 분, 시간 초과 (&gt; 200 분)에 해당하는 &#39;장기&#39;또는 &#39;지속&#39;, &#39;폭발&#39;이라고합니다. 이러한 속도를 확인하려면, 생선 세트 &#39;높이&#39;, 즉 물의 흐름 속도 증가와 &#39;길이&#39;, 즉 단계 기간으로 구성된 사용자 정의 &#39;단계&#39;를 받게됩니다. 단계 높이를 극대화하고 반대를하는 동안 최소화 단계 길이가 가장 버스트 속도를 캡처합니다하면 가장 지속적인 속도를 캡처합니다. 단계에서테스트, 달성의 최대 속도를보고하는 전통적인 방법은 마지막으로 완전히 완료 단계 더한 최종 미완성 단계 (그림 1A)의 시간적 부분의 속도와 동일합니다. 버스트 수영 성능 평가 <ol><li> (; 아래 참조 예 : 두 유 crit), 그리고 수영 물고기 동기를 부여 acclimation 다음 버스트 수영이나 스프린트 능력을 캡처하려면, 예상 최대 흐름 속도를 가지고. 흐름 속도가 빠르게 증가로 물고기가 챔버의 후면에서 휴식을해야합니다. 물고기가 수영 동기해야 할 수 있습니다. 동기는 기계 (예 : 터치) 또는 전기 (예 : 수영 터널의 안쪽에 충격을 그리드에 적용되는 작은 유료)하실 수 있습니다. 아니 구체적으로 버스트 능력 시험 있지만, 물고기는 4,5 짧은 기간 여러 단계 (예 : 1 분)로 구성된 &#39;지속적인 가속 시험&#39;을 (CAT 또는 U ΔV) 부여하실 수 있습니다. </li><li> 수영의 시간을 기록합니다. 개인 파열과 거리의 숫자도 6 기록될 수 있습니다. 최대 그림 1A의 등식에 따라 달성 또는 계산과 같은 속도가 주어질 수 있습니다. 장기 및 지속적인 수영 성능 평가 장기간 또는 지속적인 수영 능력을 추정하는 데 사용되는 가장 자주 측정은 &#39;중요한 수영 실적&#39;(U의 crit)이라고합니다. 같은 10 분 같은 짧은 시간에도 사용되고 있지만 유 crit을위한 단계 길이는 전통적으로 20 분 설정되었습니다. 일반적인 규칙은 최소 10 단계가 긴 시험의 예&gt; 3 시간 / 물고기를 발생할 수 있습니다 피로, 이전에 복용해야한다는 것입니다. 유 crit 테스트를 단축하기 위해 초기 일곱 단계 5 분 (테스트가 다음 &#39;램프 - U의 crit&#39;라고합니다)로 단축하실 수 있습니다. </li></ol><ol><li> acclimation 및 / 또는 연습 수영에 따라 크기를 단계에 따라 흐름의 속도를 향상시킬 수 있습니다. </li><li> 유 crit에 해당하는 단계 높이를 설정하려면, 그것은 가능성이 테스트에 물고기의 샘플에 대한 U의 crit을 추정하기 위해 필요합니다. 이것은 문학 값을 사용하여 수행할 수 있습니다. 반면, 생선은 터널의 소개 후 &#39;연습 수영&#39;을 부여하실 수 있습니다. 이를 위해, 피로까지, 생선 짧은 사용자 정의 단계를 제공합니다. 유 crit의 초기 추정치로 도달 최종 속도를 사용합니다. 각 물고기에 대한 단계 크기 (높이 및 길이)을 조정합니다. </li><li> 복구 능력을 테스트하거나 성능의 개별 편차를 확인하려면, 생선은 복구 기간 7-9 다음과 같은 두 번째 수영 테스트를 부여하실 수 있습니다. </li><li> 물고기가 터널에서 그들을 제거하는 문제하고 산소 이해를 측정하는 능력을 없앨 수 테스트하는 동안 서로 다른 시간에 피로하는 경향이 있지만, 물고기도, 학교에서 테스트할 수 있습니다. </li><li> 일단 피로, 생선은 복구할 수 또는 조직 샘플링 즉시 제거하여야한다. 수영에 관한 몇 가지 실적 통계는 (그림 1 C, D) 검사하는 동안 또는 비디오 분석을 사용 후 수령하실 수 있습니다. </li><li> 환기 속도와 꼬리 비트 주파수, 꼬리 박동의 opercular 펌핑 속도와 개수를 측정하는 데 몇 초 기간 (그림 1B) 10,11 이상의 샘플링해야합니다. </li><li> 꼬리 비트 진폭을 측정하려면, 꼬리 지느러미의 최대 처짐은 (그림 1B) 12를 측정하실 수 있습니다. </li><li> 다음 테스트, 생선은 사후 시험 및 혈소판 (포장 붉은 세포 볼륨), 스트레스 호르몬 농도, 근육 에너지를 저장합니다 (예 : phosphocreatine, 글리코겐), 효소 활동 (예 : 락트 산 탈수소 효소, 아세틸콜린의 esterase 확인하기 위해 수집된 조직을 감안할 때, euthanized 수 있습니다 ), 또는 기타 생리 매개 변수입니다. </li></ol> 3. 대표 결과 <img src="/files/ftp_upload/2572/2572fig1.jpg" alt="그림 1" /> 그림 1. 청소년 salmonid에게 주어진 A) 예를 들어 램프 - U의 crit 테스트는 해처리는 무지개 송어 (Oncorhynchus 마이 키스), 질량의 6.3 몸 길이 (BL)에 cm 및 3.5 g를 높였다. 시험은 브렛 타입 respirometer (; Loligo 시스템, 덴마크 수정 12 L에서 실시되었다 <a href="http://www.loligosystems.com/">www.loligosystems.com</a> ). 일상과 최대 신진 대사 속도는 경사 (MG / HR) × 부피 (L) / 생선 질량 (㎏)로 계산하고, 각각 198과 961 MG O 2 / kg / HR을 (활동 범위 = 4.84) ​​하였다. 이 요금은 청소년 사크 연어 (O. nerka) 13 브렛의보고 기능과 유지에 있습니다. 참고 : 산소 이해 계산을위한 물의 볼륨이 respirometer 볼륨 적은 생선 볼륨 같습니다. 십자가는 물고기가 더 이상 수영을 거부하고 어디 U의 crit 계산 지점을 나타냅니다. B) 타일 비트 주파수 값은 10의 여섯 번 이상 기록했고, 꼬리 비트 진폭 값을 세 번 기록된, 값 표시± SEM을 의미합니다. C) 확대 측면보기 및 수영 챔버 내에 물고기 수영 D) 최고 볼 수 있습니다. ; D) EthoVision 소프트웨어 (Noldus, 네덜란드에서 추적 물고기를 보여줍니다 <a href="http://www.noldus.com/">www.noldus.com</a> ). 약어 : 유 crit이 = 중요한 수영 속도, U F 마지막으로 완전히 완료 단계 = 속도, U S = 단계 속도, T F = 시간이 마지막 단계에서 사용한, T S = 단계 시간.

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P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatigue+is+a+behavioural+response+in+respirometer+confined+smallmouth+bass.">Fatigue is a behavioural response in respirometer confined smallmouth bass.</a> J. Fish Biol. 68, 1742-1755 (2006).</li></ol>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

자연 환​​경 등 육식 동물의 탈출 및 마이 그 레이션과 같은 행동은 다른 시간에 특정 농도에서 수영을 수있는에 따라 달라집니다. 연구실 환경에서, 터널 respirometers 수영 속도 밟은 증가는 여러 행동을 수행하는 물고기의 능력을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 대사율 및 기타 조직 수준의 평가 (예 : 락테이트 생산 등)의 조치는 다른 수영장 모드를 기본 생리 메커니즘을 확인하는 데 도움 수영 테스트 포함시킬 수 있습니다. 수영 터널 디자인은 크게 수영 성능에 영향을 미칠 수있다. 또는 Blazka 14 타입 - 수영의 성능을 결정하는 데 사용되는 수영 터널 여러 종류가 있으며, 대부분의 브렛 13 중으로 특징입니다. 어느 디자인을위한 주요 고려 사항은 물 흐름의 &#39;반반함&#39;(그것이 얼마나 직선), 최대 흐름 속도와 수영 챔버의 길이를 포함합니다. 물고기가 본능적으로 발견과 노력을 최소화하기 위해 낮은 흐름 영역에서 수영을하기 때문입니다 반반함 중요합니다. 높은 잠재적인 유속은 버스트 수영 능력이나 빠른 수영 종류 (예 : 투나스) 테스트해야 할 수도 있습니다. 챔버 길이가 작은 길이, 즉, 생선 길이&gt; 챔버 길이의 10 %의 실에서 매우 의미있는 수있는 수영, 생선은 모든 수영 모드를 사용하지 못할 수 있습니다. 특히, 작은 튜브가 파열 및 해안 수영하는 즉, 수영 게이트를 비정상으로 안정에서 변화로 물고기의 능력을 제한할 수 있습니다. 따라서, 생선은 &#39;게이트 전환 속도&#39;15 유사 수에 관계없이 단계 길이와 U의 crit 약 같은 속도로 수영을 중지할 수 있습니다. 모든 수영 터널은 흐름 프로브 또는 입자 이미징 velocimetry (PIV) 장비와 같은 장치를 사용하여 보정해야합니다. 이상적으로 터널은 직선 흐름을 것입니다 수영지만, 물고기는 지역을 선호하는 것으로 확인하는 경우, 자신의 수영 속도는 흐름의 지역 차이에​​ 따라 조정할 수 있습니다.

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		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>tricaine methanesulfonate (MS222)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.argent-labs.com">www.argent-labs.com</a></td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Optional</td>
</tr>
<tr>
<td>Clove oil</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pharmacy or <a href="http://www.sigmaaldrich.com">www.sigmaaldrich.com</a></td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Optional</td>
</tr>
<tr>
<td>Swim tunnel respirometer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Custom made or <a href="http://www.loligosystems.com">www.loligosystems.com</a></td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Required</td>
</tr>
<tr>
<td>High speed cameras</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Numerous sources</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>optional</td>
</tr>
<tr>
<td>Video capture card</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Numerous sources</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>optional</td>
</tr>
<tr>
<td>Behaviour analysis software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.noldus.com">www.noldus.com</a> <a href="http://www.cleversysinc.com">www.cleversysinc.com</a> <a href="http://www.loligosystems.com">www.loligosystems.com</a> <a hre</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>optional</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

swimming performance assessment in fishes

물고기의 수영 성능 테스트, 수영 기계, 가스 교환, 심장 생리학, 질병, 환경 오염, hypoxia와 온도 근육 에너 지학 연구에 필수되었습니다. 본 논문은 물의 속도가 제어할 수있는 장비를 사용하여 물고기 수영의 성능을 평가하기 위해 유연한 프로토콜을 설명합니다. 프로토콜은 피로에 물고기를 일으킬하기위한 흐름의 속도에 여러 밟은 증가 하나 포함됩니다. 단계 속도와 그들의 기간은 다른 생리 및 생태 관련의 수영 능력을 캡처하는 설정할 수 있습니다. 가장 자주 단계 크기는 최대 지속 수영 능력을 캡처하기위한 것일 뿐이므로 이러한 중요한 수영 속도 (U의 crit)을 결정하기 위해 설정됩니다. 전통적으로이 테스트는 약 10 단계 20 분 기간 각각 구성되어있다. 그러나, 짧은 기간 (예 : 1 분)의 단계는 점점 더 가속 능력이나 버스트 수영 성능을 캡처하는 이용되고있다. 에 관계없이 단계 크기, 수영 시험은 개인의 변화 및 ​​복구 능력을 측정하기 위해 시간이 지남에 따라 반복 수 있습니다. 이러한 대사율, 지느러미를 사용, 환기 속도, 그리고 학교의 물고기 사이의 거리와 같은 행동의 조치로 수영에 관한 종점은 종종 수영 테스트 과정과 전후 포함되어 있습니다. 물고기 종의 다양성을 감안할 때, 미개척 연구 질문, 그리고 글로벌 생태와 경제 건강에 많은 종류의 중요성 숫자, 물고기 수영 성능 연구는 가까운 미래에 대한 인기 소중한 유지됩니다.

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Swimming Performance Assessment in Fishes

물고기의 대부분의 생활은 수영에 predicated입니다. 이 프로토콜은 개인 및 교육 생선에 사용할 모드를 수영의 범위를 캡처 기술을 설명하고, 수영 생리학과 행동과 관련된 통계를 포함합니다.

물고기의 수영 성능 평가

Swimming performance tests of fish have been integral to studies of muscle energetics, swimming mechanics, gas exchange, cardiac physiology, disease, ...

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Research

JoVE Journal

Biology

25.3K 조회수.  University of Alberta. 물고기의 대부분의 생활은 수영에 predicated입니다. 이 프로토콜은 개인 및 교육 생선에 사용할 모드를 수영의 범위를 캡처 기술을 설명하고, 수영 생리학과 행동과 관련된 통계를 포함합니다.

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Respirometric Oxidative Phosphorylation Assessment in Saponin-permeabilized Cardiac Fibers

Investigation of mitochondrial function represents an important parameter of cardiac physiology as mitochondria are involved in energy metabolism, oxidative stress, apoptosis, aging, mitochondrial encephalomyopathies and drug toxicity. Given this, technologies to measure cardiac mitochondrial function are in demand. One technique that employs an integrative approach to measure mitochondrial function is respirometric oxidative phosphorylation (OXPHOS) analysis.
The principle of respirometric OXPHOS assessment is centered around measuring oxygen concentration utilizing a Clark electrode. As the permeabilized fiber bundle consumes oxygen, oxygen concentration in the closed chamber declines. Using selected substrate-inhibitor-uncoupler titration protocols, electrons are provided to specific sites of the electron transport chain, allowing evaluation of mitochondrial function. Prior to respirometric analysis of mitochondrial function, mechanical and chemical preparatory techniques are utilized to permeabilize the sarcolemma of muscle fibers. Chemical permeabilization employs saponin to selectively perforate the cell membrane while maintaining cellular architecture.
This paper thoroughly describes the steps involved in preparing saponin-skinned cardiac fibers for oxygen consumption measurements to evaluate mitochondrial OXPHOS. Additionally, troubleshooting advice as well as specific substrates, inhibitors and uncouplers that may be used to determine mitochondria function at specific sites of the electron transport chain are provided. Importantly, the described protocol may be easily applied to cardiac and skeletal tissue of various animal models and human samples.

Saponin-permeabilized fiber preparation in conjunction with respirometric oxidative phosphorylation analysis provides integrative assessment of mitochondrial function. Mitochondrial respiration in physiological and pathological states can reflect various regulatory influences including mitochondrial interactions, morphology and biochemistry.

사포닌 - permeabilized 심장 섬유에 Respirometric 산화 인산화 평가

Investigation of mitochondrial function represents an important parameter of cardiac physiology as mitochondria are involved in energy metabolism, ...

연구

생물학

Endurance Training Protocol and Longitudinal Performance Assays for Drosophila melanogaster

One of the most pressing problems facing modern medical researchers is the surging levels of obesity, with the consequent increase in associated disorders such as diabetes and cardiovascular disease 1-3. An important topic of research into these associated health problems involves the role of endurance exercise as a beneficial intervention.
Exercise training is an inexpensive, non-invasive intervention with several beneficial results, including reduction in excess body fat 4, increased insulin sensitivity in skeletal muscle 5, increased anti-inflammatory and antioxidative responses 6, and improved contractile capacity in cardiomyocytes 7. Low intensity exercise is known to increase mitochondrial activity and biogenesis in humans 8 and mice, with the transcriptional coactivator PGC1-&alpha; as an important intermediate 9,10. 
Despite the importance of exercise as a tool for combating several important age-related diseases, extensive longitudinal genetic studies have been impeded by the lack of an endurance training protocol for a short-lived genetic model species. The variety of genetic tools available for use with Drosophila, together with its short lifespan and inexpensive maintenance, make it an appealing model for further study of these genetic mechanisms. With this in mind we have developed a novel apparatus, known as the Power Tower, for large scale exercise-training in Drosophila melanogaster 11. The Power Tower utilizes the flies' instinctive negative geotaxis behavior to repetitively induce rapid climbing. Each time the machine lifts, then drops, the platform of flies, the flies are induced to climb. Flies continue to respond as long as the machine is in operation or until they become too fatigued to respond. Thus, the researcher can use this machine to provide simultaneous training to large numbers of age-matched and genetically identical flies. Additionally, we describe associated assays useful to track longitudinal progress of fly cohorts during training.

Endurance Training Protocol and Longitudinal Performance Assays for Drosophila melanogaster

We describe the first endurance training protocol for an important genetic model species, Drosophila melanogaster, and outline several assays to chart improvements in mobility following training.

Drosophila melanogaster를위한 지구력 훈련 프로토콜과 세로 성능 Assays

One of the most pressing problems facing modern medical researchers is the surging levels of obesity, with the consequent increase in associated disorders ...

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an oil-coated graduated cylinder; landing height provided a measure of flight performance by assessing how far flies will fall before producing enough thrust to make contact with the wall of the cylinder. Here we describe an updated version of the flight tester with four major improvements. First, we added a &#34;drop tube&#34; to ensure that all flies enter the flight cylinder at a similar velocity between trials, eliminating variability between users. Second, we replaced the oil coating with removable plastic sheets coated in Tangle-Trap, an adhesive designed to capture live insects. Third, we use a longer cylinder to enable more accurate discrimination of flight ability. Fourth we use a digital camera and imaging software to automate the scoring of flight performance. These improvements allow for the rapid, quantitative assessment of flight behavior, useful for large datasets and large-scale genetic screens.

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Here we describe a method for rapid and accurate measurement of flight performance in Drosophila, enabling high-throughput screening.

비행 성능의 정확하고 빠른 측정을위한 개선 된 방법에<em&gt; 초파리</em

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an ...

A Method for Selecting Structure-switching Aptamers Applied to a Colorimetric Gold Nanoparticle Assay

Small molecules provide rich targets for biosensing applications due to their physiological implications as biomarkers of various aspects of human health and performance. Nucleic acid aptamers have been increasingly applied as recognition elements on biosensor platforms, but selecting aptamers toward small molecule targets requires special design considerations. This work describes modification and critical steps of a method designed to select structure-switching aptamers to small molecule targets. Binding sequences from a DNA library hybridized to complementary DNA capture probes on magnetic beads are separated from nonbinders via a target-induced change in conformation. This method is advantageous because sequences binding the support matrix (beads) will not be further amplified, and it does not require immobilization of the target molecule. However, the melting temperature of the capture probe and library is kept at or slightly above RT, such that sequences that dehybridize based on thermodynamics will also be present in the supernatant solution. This effectively limits the partitioning efficiency (ability to separate target binding sequences from nonbinders), and therefore many selection rounds will be required to remove background sequences. The reported method differs from previous structure-switching aptamer selections due to implementation of negative selection steps, simplified enrichment monitoring, and extension of the length of the capture probe following selection enrichment to provide enhanced stringency. The selected structure-switching aptamers are advantageous in a gold nanoparticle assay platform that reports the presence of a target molecule by the conformational change of the aptamer. The gold nanoparticle assay was applied because it provides a simple, rapid colorimetric readout that is beneficial in a clinical or deployed environment. Design and optimization considerations are presented for the assay as proof-of-principle work in buffer to provide a foundation for further extension of the work toward small molecule biosensing in physiological fluids.

A protocol is provided to select structure-switching aptamers for small molecule targets based on a tunable stringency magnetic bead selection method. Aptamers selected with structure-switching properties are beneficial for assays that require a conformational change to signal the presence of a target, such as the described gold nanoparticle assay.

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Small molecules provide rich targets for biosensing applications due to their physiological implications as biomarkers of various aspects of human health ...

Design and Development of Aptamer&#8211;Gold Nanoparticle Based Colorimetric Assays for In-the-field Applications

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle (AuNP) colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field applications was examined. Target selective AuNP based color assays have been developed in controlled proof-of-concept laboratory settings. However, these schemes have not been exerted to a point of failure to determine their practical use beyond laboratory settings. This work describes a generic approach to design, develop, and troubleshoot an aptamer-AuNP colorimetric assay for small molecule analytes and using the assay for in-the-field settings. The assay is advantageous because adsorbed aptamers passivate the nanoparticle surfaces and provide a means to reduce and eliminate false positive responses to non-target analytes. Transitioning this system to practical uses required defining not only the shelf-life of the aptamer-AuNP assay, but establishing methods and procedures for extending the long-term storage capabilities. Also, one of the recognized concerns with colorimetric readout is the burden placed on analysts to accurately identify often subtle changes in color. To lessen the responsibility on analysts in the field, a color analysis protocol was designed to perform the color identification duties without the need for performing this task on laboratory grade equipment. The method for creating and testing the data analysis protocol is described. However to understand and influence the design of adsorbed aptamer assays, the interactions associated with the aptamer, target, and AuNPs require further study. The knowledge gained could lead to tailoring aptamers for improved functionality.

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field applications was examined. Additionally, a smart-device colorimetric application (app) was validated and long-term storage of the assay was established for use in the field.

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The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle (AuNP) colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field ...

A Protocol for Using Gene Set Enrichment Analysis to Identify the Appropriate Animal Model for Translational Research

Recent studies that compared transcriptomic datasets of human diseases with datasets from mouse models using traditional gene-to-gene comparison techniques resulted in contradictory conclusions regarding the relevance of animal models for translational research. A major reason for the discrepancies between different gene expression analyses is the arbitrary filtering of differentially expressed genes. Furthermore, the comparison of single genes between different species and platforms often is limited by technical variance, leading to misinterpretation of the con/discordance between data from human and animal models. Thus, standardized approaches for systematic data analysis are needed. To overcome subjective gene filtering and ineffective gene-to-gene comparisons, we recently demonstrated that gene set enrichment analysis (GSEA) has the potential to avoid these problems. Therefore, we developed a standardized protocol for the use of GSEA to distinguish between appropriate and inappropriate animal models for translational research. This protocol is not suitable to predict how to design new model systems a-priori, as it requires existing experimental omics data. However, the protocol describes how to interpret existing data in a standardized manner in order to select the most suitable animal model, thus avoiding unnecessary animal experiments and misleading translational studies.

We provide a standardized protocol for the use of gene set enrichment analysis of transcriptomic data to identify an ideal mouse model for translational research. 
This protocol can be used with DNA microarray and RNA sequencing data and can further be extended to other omics data if data are available.

유전자를 사용 하 여 프로토콜 변환 연구에 대 한 적절 한 동물 모델을 식별 하기 위해 농축 분석 설정

Recent studies that compared transcriptomic datasets of human diseases with datasets from mouse models using traditional gene-to-gene comparison ...

Simple and Effective Administration and Visualization of Microparticles in the Circulatory System of Small Fishes Using Kidney Injection

The systemic administration of micro-size particles into a living organism can be applied for vasculature visualization, drug and vaccine delivery, implantation of transgenic cells and tiny optical sensors. However, intravenous microinjections into small animals, which are mostly used in biological and veterinary laboratories, are very difficult and require trained personnel. Herein, we demonstrate a robust and efficient method for the introduction of microparticles into the circulatory system of adult zebrafish (Danio rerio) by injection into the fish kidney. To visualize the introduced microparticles in the vasculature, we propose a simple intravital imaging technique in fish gills. In vivo monitoring of the zebrafish blood pH was accomplished using an injected microencapsulated fluorescent probe, SNARF-1, to demonstrate one of the possible applications of the described technique. This article provides a detailed description of the encapsulation of pH-sensitive dye and demonstrates the principles of the quick injection and visualization of the obtained microcapsules for in vivo recording of the fluorescent signal. The proposed method of injection is characterized by a low mortality rate (0-20%) and high efficiency (70-90% success), and it is easy to institute using commonly available equipment. All described procedures can be performed on other small fish species, such as guppies and medaka.

This article demonstrates the principles of a quick, minimally invasive injection of fluorescent microparticles into the circulatory system of small fishes and the in vivo visualization of the microparticles in fish blood.

간단 하 고 효과적인 관리 및 신장 주입을 사용 하 여 작은 물고기의 순환 시스템에 미의 시각화

The systemic administration of micro-size particles into a living organism can be applied for vasculature visualization, drug and vaccine delivery, ...

Medium-throughput Screening Assays for Assessment of Effects on Ca2+-Signaling and Acrosome Reaction in Human Sperm

Ca2+-signaling is essential to normal sperm cell function and male fertility. Similarly, the acrosome reaction is vital for the ability of a human sperm cell to penetrate the zona pellucida and fertilize the egg. It is therefore of great interest to test compounds (e.g., environmental chemicals or drug candidates) for their effect on Ca2+-signaling and acrosome reaction in human sperm either to examine the potential adverse effects on human sperm cell function or to investigate a possible role as a contraceptive. Here, two medium-throughput assays are described: 1) a fluorescence-based assay for assessment of effects on Ca2+-signaling in human sperm, and 2) an image cytometric assay for assessment of acrosome reaction in human sperm. These assays can be used to screen a large number of compounds for effects on Ca2+-signaling and acrosome reaction in human sperm. Furthermore, the assays can be used to generate highly specific dose-response curves of individual compounds, determine potential additivity/synergism for two or more compounds, and to study the pharmacological mode of action through competitive inhibition experiments with CatSper inhibitors.

Medium-throughput Screening Assays for Assessment of Effects on Ca2+-Signaling and Acrosome Reaction in Human Sperm

Here, two medium-throughput assays for assessment of effects on Ca2+-signaling and acrosome reaction in human sperm are described. These assays can be used to quickly and easily screen large amounts of compounds for effects on Ca2+-signaling and acrosome reaction in human sperm.

매체-처리량에 캘리포니아2 +효과의 평가 대 한 분석 실험을 심사-신호 및 인간의 정자에서 Acrosome 반응

Ca2+-signaling is essential to normal sperm cell function and male fertility. Similarly, the acrosome reaction is vital for the ability of a human sperm ...

Silencing the Spark: CRISPR/Cas9 Genome Editing in Weakly Electric Fish

Electroreception and electrogenesis have changed in the evolutionary history of vertebrates. There is a striking degree of convergence in these independently derived phenotypes, which share a common genetic architecture. This is perhaps best exemplified by the numerous convergent features of gymnotiforms and mormyrids, two species-rich teleost clades that produce and detect weak electric fields and are called weakly electric fish. In the 50 years since the discovery that weakly electric fish use electricity to sense their surroundings and communicate, a growing community of scientists has gained tremendous insights into evolution of development, systems and circuits neuroscience, cellular physiology, ecology, evolutionary biology, and behavior. More recently, there has been a proliferation of genomic resources for electric fish. Use of these resources has already facilitated important insights with regards to the connection between genotype and phenotype in these species. A major obstacle to integrating genomics data with phenotypic data of weakly electric fish is a present lack of functional genomics tools. We report here a full protocol for performing CRISPR/Cas9 mutagenesis that utilizes endogenous DNA repair mechanisms in weakly electric fish. We demonstrate that this protocol is equally effective in both the mormyrid species Brienomyrus brachyistius and the gymnotiform Brachyhypopomus gauderio by using CRISPR/Cas9 to target indels and point mutations in the first exon of the sodium channel gene scn4aa. Using this protocol, embryos from both species were obtained and genotyped to confirm that the predicted mutations in the first exon of the sodium channel scn4aa were present. The knock-out success phenotype was confirmed with recordings showing reduced electric organ discharge amplitudes when compared to uninjected size-matched controls.

Here, a protocol is presented to produce and rear CRISPR/Cas9 genome knockout electric fish. Outlined in detail are the required molecular biology, breeding, and husbandry requirements for both a gymnotiform and a mormyrid, and injection techniques to produce Cas9-induced indel F0 larvae.

불꽃을 침묵 : 약한 전기 물고기에서 CRISPR / Cas9 게놈 편집

Electroreception and electrogenesis have changed in the evolutionary history of vertebrates. There is a striking degree of convergence in these ...

An Air-liquid Interface Bronchial Epithelial Model for Realistic, Repeated Inhalation Exposure to Airborne Particles for Toxicity Testing

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic exposure conditions. This puts specific demands on the cell culture models. Many cell types are negatively affected by exposure to air (e.g., drying out) and only remain viable for a few days. This limits the exposure conditions that can be used in these models: usually relatively high concentrations are applied as a cloud (i.e., droplets containing particles, which settle down rapidly) within a short period of time. Such experimental conditions do not reflect realistic long-term exposure to low concentrations of particles. To overcome these limitations the use of a human bronchial epithelial cell line, Calu-3 was investigated. These cells can be cultured at ALI conditions for several weeks while retaining a healthy morphology and a stable monolayer with tight junctions. In addition, this bronchial model is suitable for testing the effects of repeated exposures to low, realistic concentrations of airborne particles using an ALI exposure system. This system uses a continuous airflow in contrast to other ALI exposure systems that use a single nebulization producing a cloud. Therefore, the continuous flow system is suitable for repeated and prolonged exposure to airborne particles while continuously monitoring the particle characteristics, exposure concentration, and delivered dose. Taken together, this bronchial model, in combination with the continuous flow exposure system, is able to mimic realistic, repeated inhalation exposure conditions that can be used for toxicity testing.

Described is the cell culture and exposure method of an in vitro bronchial model for realistic, repeated inhalation exposure to particles for toxicity testing.

독성 테스트를 위해 공기 중 입자에 대한 사실적이고 반복적인 흡입 노출을 위한 공기 액체 인터페이스 기관지 상피 모델

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic ...