Name: applying advanced in vitro culturing technology to study the human gut microbiota
Uploaded: 2019-02-15T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Applying Advanced In Vitro Culturing Technology to Study the Human Gut Microbiota at JoVE.com

Г-жа Одри Томас-Gahring признается за ее ГХ/МС. Мы также хотели бы поблагодарить Massimo Marzorati для редактирования рукопись.

1. материалы и препараты
Примечание: Определенных среднего приобретается как порошок (см. Таблицу материалы). Состав определенной среды в г/Л является следующее: арабиногалактана (1.2), пектин (2.0), Xylan (0.5), глюкозы (0,4), экстракт дрожжей (3.0), специальных Пептон (...

<ol>
	<li>Johansson, M., Larsson, J., Hansson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+two+mucus+layers+of+colon+are+organized+by+the+MUC2+mucin,+whereas+the+outer+layer+is+a+legislator+of+host-microbial+interactions.">The two mucus layers of colon are organized by the MUC2 mucin, whereas the outer layer is a legislator of host-microbial interactions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (1), 4659-4665 (2011).</li><li>Xu, J., Gordon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Honor+thy+symbionts.">Honor thy symbionts.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (18), 10452-10459 (2003).</li><li>Jandhyala, S., Talukdar, R., Subramanyam, C., Vuyyuru, H., Sasikala, M., Reddy, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+normal+gut+microbiota.">Role of the normal gut microbiota.</a> World Journal of Gastroenterology. 21 (29), 8787-8803 (2015).</li><li>Macfarlane, G., Macfarlane, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Models+for+intestinal+fermentation:+association+between+food+components,+delivery+systems,+bioavailability+and+functional+interactions+in+the+gut.">Models for intestinal fermentation: association between food components, delivery systems, bioavailability and functional interactions in the gut.</a> Current Opinion in Biotechnology. 18 (2), (2007).</li><li>McDonald, J., 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=Simulating+distal+gut+mucosal+and+luminal+communities+using+packed-column+biofilm+reactors+and+an+in+vitro+chemostat+model.">Simulating distal gut mucosal and luminal communities using packed-column biofilm reactors and an in vitro chemostat model.</a> Journal of Microbiological Methods. 108, 36-44 (2015).</li><li>Van den Abbeele, P., 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=Arabinoxylans,+inulin+and+Lactobacillus+reuteri+1063+repress+the+adherent-invasive+Escherichia+coli+from+mucus+in+a+mucosa-comprising+gut+model.">Arabinoxylans, inulin and Lactobacillus reuteri 1063 repress the adherent-invasive Escherichia coli from mucus in a mucosa-comprising gut model.</a> NPJ Biofilms and Microbiomes. 27 (2), 16016 (2016).</li><li>Van den Abbeele, P., Van de Wiele, T., Verstraete, W., Possemiers, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+host+selects+mucosal+and+luminal+associations+of+coevolved+gut+microorganisms:+a+novel+concept.">The host selects mucosal and luminal associations of coevolved gut microorganisms: a novel concept.</a> FEMS Microbiology Reviews. 35 (4), 681-704 (2011).</li><li>Van den Abbeele, P., 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=Incorporating+a+mucosal+environment+in+a+dynamic+gut+model+results+in+a+more+representative+colonization+by+lactobacilli.">Incorporating a mucosal environment in a dynamic gut model results in a more representative colonization by lactobacilli.</a> Microbial Biotechnology. 5 (1), 106-115 (2012).</li><li>Kinross, J., Darzi, A., Nicholson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut+microbiome-host+interactions+in+health+and+disease.">Gut microbiome-host interactions in health and disease.</a> Genome Medicine. 3 (3), 14 (2011).</li><li>Wissenbach, D., 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=Optimization+of+metabolomics+of+defined+in+vitro+gut+microbial+ecosystems.">Optimization of metabolomics of defined in vitro gut microbial ecosystems.</a> International Journal of Medical Microbiology. 306 (5), 280-289 (2016).</li><li>McDonald, J., 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=Evaluation+of+microbial+community+reproducibility,+stability+and+composition+in+a+human+distal+gut+chemostat+model.">Evaluation of microbial community reproducibility, stability and composition in a human distal gut chemostat model.</a> Journal of Microbiological Methods. 95 (2), 167-174 (2013).</li><li>Venema, K., van den Abbeele, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+models+of+the+gut+microbiome.">Experimental models of the gut microbiome.</a> Best Practice and Research. Clinical Gastroenterology. 27 (1), 115-126 (2013).</li><li>Krishnan, S., Alden, N., Lee, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathways+and+functions+of+gut+microbiota+metabolism+impacting+host+physiology.">Pathways and functions of gut microbiota metabolism impacting host physiology.</a> Current Opinion in Biotechnology. 36, 137-145 (2015).</li><li>Lach, G., Schellekens, H., Dinan, T., Cryan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anxiety,+Depression,+and+the+Microbiome:+A+Role+for+Gut+Peptides.">Anxiety, Depression, and the Microbiome: A Role for Gut Peptides.</a> Neurotherapeutics. 15 (1), 36-59 (2018).</li><li>Arias-Jayo, N., Alonso-Saez, L., Ramirez-Garcia, A., Pardo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+Axenic+Larvae+Colonization+with+Human+Intestinal+Microbiota.">Zebrafish Axenic Larvae Colonization with Human Intestinal Microbiota.</a> Zebrafish. 00 (00), (2017).</li><li>Zhu, W., Lin, K., Li, K., Deng, X., Li, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reshaped+fecal+gut+microbiota+composition+by+the+intake+of+high+molecular+weight+persimmon+tannin+in+normal+and+high-cholesterol+diet-fed+rats.">Reshaped fecal gut microbiota composition by the intake of high molecular weight persimmon tannin in normal and high-cholesterol diet-fed rats.</a> Food and Function. 9 (1), 541-551 (2018).</li><li>Nguyen, T., Vieira-Silva, S., Liston, A., Raes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+informative+is+the+mouse+for+human+gut+microbiota+research.">How informative is the mouse for human gut microbiota research.</a> Disease Model Mechanisms. 8 (1), 1-16 (2015).</li><li>Hale, V., 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=Diet+Versus+Phylogeny:+a+Comparison+of+Gut+Microbiota+in+Captive+Colobine+Monkey+Species.">Diet Versus Phylogeny: a Comparison of Gut Microbiota in Captive Colobine Monkey Species.</a> Microbial Ecology. 75 (2), 515-527 (2018).</li><li>Lu, D., 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=Host+contributes+to+longitudinal+diversity+of+fecal+microbiota+in+swine+selected+for+lean+growth.">Host contributes to longitudinal diversity of fecal microbiota in swine selected for lean growth.</a> Microbiome. 6 (1), 4 (2018).</li><li>Payne, A., Zihler, A., Chassard, C., Lacroix, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+and+perspectives+in+in+vitro+human+gut+fermentation+modeling.">Advances and perspectives in in vitro human gut fermentation modeling.</a> Trends in Biotechnology. 30 (1), 17-25 (2012).</li><li>Muegge, B., 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=Diet+drives+convergence+in+gut+microbiome+functions+across+mammalian+phylogeny+and+within+humans.">Diet drives convergence in gut microbiome functions across mammalian phylogeny and within humans.</a> Science. 332 (6032), 970-974 (2011).</li><li>Santiago-Rodriguez, T., 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=Chemostat+culture+systems+support+diverse+bacteriophage+communities+from+human+feces.">Chemostat culture systems support diverse bacteriophage communities from human feces.</a> Microbiome. 9 (3), 58 (2015).</li><li>Sousa, T., Paterson, R., Moore, V., Carlsson, A., Abrahamsson, B., Basit, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+gastrointestinal+microbiota+as+a+site+for+the+biotransformation+of+drugs.">The gastrointestinal microbiota as a site for the biotransformation of drugs.</a> International Journal of Pharmaceutics. 363 (1-2), 1-25 (2008).</li><li>Pferschy-Wenzig, E., Koskinen, K., Moissl-Eichinger, C., Bauer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Combined+LC-MS+Metabolomics-+and+16S+rRNA+Sequencing+Platform+to+Assess+Interactions+between+Herbal+Medicinal+Products+and+Human+Gut+Bacteria+in+Vitro:+a+Pilot+Study+on+Willow+Bark+Extract.">A Combined LC-MS Metabolomics- and 16S rRNA Sequencing Platform to Assess Interactions between Herbal Medicinal Products and Human Gut Bacteria in Vitro: a Pilot Study on Willow Bark Extract.</a> Frontiers in Pharmacology. 8 (893), (2017).</li><li>Cueva, C., 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=In+vitro+fermentation+of+grape+seed+flavan-3-ol+fractions+by+human+faecal+microbiota:+changes+in+microbial+groups+and+phenolic+metabolites.">In vitro fermentation of grape seed flavan-3-ol fractions by human faecal microbiota: changes in microbial groups and phenolic metabolites.</a> FEMS Microbiology Ecology. 83 (3), 792-805 (2013).</li><li>Molly, K., Van de Woestyne, M., Verstraete, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+5-step+multi-chamber+reactor+as+a+simulation+of+the+human+intestinal+microbial+ecosystem.">Development of a 5-step multi-chamber reactor as a simulation of the human intestinal microbial ecosystem.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 39 (2), 254-258 (1993).</li><li>Wang, M., 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=Apigenin+Impacts+the+Growth+of+the+Gut+Microbiota+and+Alters+the+Gene+Expression+of+Enterococcus.">Apigenin Impacts the Growth of the Gut Microbiota and Alters the Gene Expression of Enterococcus.</a> Molecules. 22 (8), (2017).</li><li>Caporaso, J., 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=QIIME+allows+analysis+of+high-throughput+community+sequencing+data.">QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data.</a> Nature Methods. 7 (5), 335-336 (2010).</li><li>Edgar, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Search+and+clustering+orders+of+magnitude+faster+than+BLAST.">Search and clustering orders of magnitude faster than BLAST.</a> Bioinformatics. 26 (19), 2460-2461 (2010).</li><li>Cole, J., 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=Ribosomal+Database+Project:+data+and+tools+for+high+throughput+rRNA+analysis.">Ribosomal Database Project: data and tools for high throughput rRNA analysis.</a> Nucleic Acids Research. 42 (database issue), 633-642 (2014).</li><li>McDonald, D., 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=An+improved+Greengenes+taxonomy+with+explicit+ranks+for+ecological+and+evolutionary+analyses+of+bacteria+and+archaea.">An improved Greengenes taxonomy with explicit ranks for ecological and evolutionary analyses of bacteria and archaea.</a> The ISME Journal. 6 (3), 610-618 (2012).</li><li>Liu, L. S., 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=Establishing+a+mucosal+gut+microbial+community+in+vitro+using+an+artificial+simulator.">Establishing a mucosal gut microbial community in vitro using an artificial simulator.</a> PLoS ONE. 13 (7), e0197692 (2018).</li><li>Van de Wiele, T., Van den Abbeele, P., Ossieur, W., Possemiers, S., Marzorati, M., Verhoeckx, K., 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=Chapter+27:+The+Simulator+of+the+Human+Intestinal+Microbial+Ecosystem+(SHIME+&#174;).">Chapter 27: The Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem (SHIME &#174;).</a> The Impact of Food Bio-Actives on Gut Health. , (2015).</li><li>Van den Abbeele, P., 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=Butyrate-producing+Clostridium+cluster+XIVa+species+specifically+colonize+mucins+in+an+in+vitro+gut+model.">Butyrate-producing Clostridium cluster XIVa species specifically colonize mucins in an in vitro gut model.</a> The ISME Journal. 7 (5), 949-961 (2013).</li><li>Possemiers, S., Verth&#233;, K., Uyttendaele, S., Verstraete, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PCR-DGGE-based+quantification+of+stability+of+the+microbial+community+in+a+simulator+of+the+human+intestinal+microbial+ecosystem.">PCR-DGGE-based quantification of stability of the microbial community in a simulator of the human intestinal microbial ecosystem.</a> FEMS Microbiology Ecology. 49 (3), 495-507 (2004).</li><li>Tan, J., McKenzie, C., Potamitis, M., Thorburn, A., Mackay, C., Macia, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+short-chain+fatty+acids+in+health+and+disease.">The role of short-chain fatty acids in health and disease.</a> Advances in Immunology. 121, 91-119 (2014).</li><li>Yang, J., Kweon, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+gut+microbiota:+a+key+regulator+of+metabolic+diseases.">The gut microbiota: a key regulator of metabolic diseases.</a> BMB Reports. 49 (10), 536-541 (2016).</li><li>Sonnenburg, J., B&#228;ckhed, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diet-microbiota+interactions+as+moderators+of+human+metabolism.">Diet-microbiota interactions as moderators of human metabolism.</a> Nature. 535 (7610), 56-64 (2016).</li></ol>

В лабораторных условиях культивирования системы были разработаны для изучения микрофлору кишечника толстой кишки. Они используют аппараты, предназначенные для моделирования физиологических состояниях желудочно кишечного тракта, способствуя росту Зрелые кишечнике микроорганизмов ...

Кишка микробиоты представляет собой сообщество микро организмов, которые проживают в человека желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).  Это сообщество достигает максимальной концентрации в толстой кишке, который оценивается провести 1013-1014 бактерий, от 500-1000 видов, которые живут в симбиозе с толстой обстановке1,2. Состав и функциональные возможности кишка микробиоты изменить пространственно вдоль GIT, образуя конкретные общины региона, с наиболее разнообразия нашли дистально2,3,4,5. Для каждого анатомического региона отдельных микробных сообществ находятся в просвете и на слизистую6. Люмен сообщество имеет более прямой доступ к питательные вещества как субстраты двигаться через Люминал отсека7. Несмотря на это некоторые бактерии находятся преимущественно в слой слизи, используя муцина, производятся клетками кишечника как источник энергии в1,5,8. Разница в микросреды между фазами Люминал и слизистой приводит к дивергенции и развития фазы конкретных общин. Вместе эти общины обеспечивают метаболические функции, такие как обмен питательных веществ и производство витаминов и иммунологической функции, такие как предотвращение колонизации патогенов человека1,3, 9. кишка микробиоты функционально работает также в конъюгации с клетки человека Колон3.
Как важной частью человеческого GIT это не удивительно, что кишка микробиоты известен вклад обеих принимающих здоровья и болезни статус3,9,10,11,12. Сдвиг в кишечнике микробной популяции был связан с несколькими заболеваний человека, включая GIT расстройств, таких как заболевания кишечника кишечника (IBD) и синдром кишечника кишечника (IBS), но и других заболеваний, как ожирение, сердечно-сосудистые заболевания и аутизм 3 , 9 , 10 , 11 , 12. метаболитов, образующихся кишка микробиоты иметь глобальный эффект, достигнув места вдали от кишки12,13. Например оси кишки мозг связан с психическими расстройствами как тревога и депрессия14. Таким образом изучая кишка микробиоты имеет важное значение для нескольких областях исследований и применимы для многих заболеваний, даже тех, кто не часто ассоциируется с GIT.
Хотя широко признается, что изучение кишка микробиоты имеет важное значение, это сложной работе. Несколько животных моделей доступны, от мелких животных как данио рерио, крыс и мышей, крупные как обезьян и свиней15-19. Однако применение этих животных с точки зрения человека кишка микробиоты не прост, поскольку эти животные имеют уникальный бактериальных сообщество, которое развивалась по окружающей среде и диеты, и анатомически они отличаются от людей20 , 21. использование человеческих субъектов снимает вопрос о релевантности еще вводит другой набор проблем. Человеческие исследования являются дорого, много времени и этически ограниченного11. Кроме того отягощающих факторов влияют на микрофлору кишечника в человеческих исследований, в том числе возраст или стадии развития, окружающей среды, питание, лекарства и генетические факторы2,4,22.  Существуют также ограничения на то, что может быть проверена в людей, и какой тип образцов могут быть собраны на то, что раз4.
Один из критических недостатков использования системы в естественных условиях для изучения микрофлору кишечника является наличие у млекопитающих компонентов. Кишка микробиоты и человеческие клетки взаимодействуют друг с другом, и в в естественных условиях , невозможно отличить два. Метаболитов, производимые кишка микробиоты принимаются клетки толстой кишки, поэтому измерения не может быть рассчитана с точностью. Таким образом любой механистической исследования должна быть ограничена конечной точки измерения11. Другой основной недостаток в vivo исследований является неспособность собирать образцы из различных регионов GIT продольно23. Это не позволяет для оценки изменений, которые могут произойти в микросреды двоеточие над время12.  Многие в vivo исследования, включая исследования человека, полагаются на анализ фекальных проб для выявления изменений в кишка микробиоты12. Хотя это информативный, он не предоставляет данные на микрофлору кишечника через GIT и не делает различий между общин Люминал и слизистой5,6,,78.
Для кишка микробиоты применение метода в vitro требуется для изучения динамики бактериальной сообщества, без помех от млекопитающих компонентов. С помощью метода в vitro позволяет жесткий контроль условий окружающей среды10, тестирование нескольких параметров одновременно, и возможность попробовать продольно и в больших объемах11. Поскольку метод экстракорпорального использует механические устройства и не принимающих, никакие соображения необходимы для возраста, окружающей среды, диета или генетический фон. Эти системы могут быть использованы для проверки либо весь кишка микробиоты сообщества, только выбранных организмов, или даже отдельных штаммов. Главное, воспроизводимые результаты in vitro, но сохранить уровень разнообразия, сопоставимые с в-vivo исследований11,22.
В зависимости от гипотезы в вопросе и желаемые результаты яn vitro исследования могут выполняться различными способами.  Они могут использовать одно судно систем и простые методы, такие как инкубации пробы с фекальными огневки24 или выполнение единого пакета культур в течение 24-48 ч25. Они могут также быть выполнено с использованием систем одного судна и более сложных методов, например с помощью chemostat системы для производства стабильных кишки микробных11. Однако использование одного реактора могут чрезмерно упростить микробиоты12 так, как он представляет только одну часть толстой кишки, даже несмотря на то, что толстой кишки состоит из регионов по возрастанию, поперечной и по убыванию.
С целью изучения кишка микробиоты сообщество, которое развивается в различных регионах толстой кишки (по возрастанию, поперечная и убыванию регионов), комплекс, многоступенчатой системы могут быть использованы. В этих системах для имитации различных регионах толстой кишки, поэтому кишка микробиоты регионов по возрастанию, поперечная и убыванию выращивают самостоятельно настроены несколько судов. Эти суда связаны, с помощью насосов для перемещения субстратов в последовательности по возрастанию поперечно к нисходящей толстой регионов, подражая поток питательных веществ через GIT.
Целью данного исследования было продемонстрировать, как систему 5-этап в пробирке культуры (см. Таблицу материалы) может использоваться культивировать сообщества микрофлору кишечника, а также продемонстрировать динамики сообщества с точки зрения стабильности и композиции. В этой системе одно судно представляет живот и один представляют тонкой кишки. Толстой кишки состоит из трех регионов (по возрастанию, поперечная, по убыванию), с одним судном, представляющих каждый регион26. В этой экспериментальной установки два полных систем были параллельно, с 1 единицу содержащие муцина перевозчиков представляет слизистой поверхности и УКПГ-2, содержащие не муцина перевозчиков. Общины, которые разработаны на этапах Люминал и слизистых оболочек каждого региона были сопоставлены друг к другу и фекальных посевным материалом со временем с помощью последовательности гена 16S рРНК и SCFA анализ. Представленные результаты свидетельствуют тип сообщества, как с точки зрения состава и функциональность, который может быть получен от данного типа в пробирке системы.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>TWINSHIME</td>
			<td>Prodigest</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>defined medium (Adult M-SHIME growth medium with starch)</td>
			<td>Prodigest</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex tubing</td>
			<td>cole Parmer</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urine Drainage bag</td>
			<td>Bard</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labsorb</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fecal sample</td>
			<td>Openbiome</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>Becton Dickson</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Defined medium</td>
			<td>Prodigest</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxgall Bile</td>
			<td>Becton Dickson</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pancreatin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass ware</td>
			<td>Ace Glass</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcine mucin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacteriological agar</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterilization pouches</td>
			<td>VWR</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BeadBug</td>
			<td>Benchmark Scientific</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triple-Pure High Impact Zirconium 0.1mm Bead beater tube</td>
			<td>Benchmark Scientific</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNAse free, DNAse free, sterile water</td>
			<td>Roche</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shimadzu QP2010 Ultra GC/MS</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stabilwax-DA column, 30m, 0.25mm ID, 0.25&#181;m</td>
			<td>Restek</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plastic mucin carriers</td>
			<td>Prodigest</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

applying advanced in vitro culturing technology to study the human gut microbiota

Микробиота кишечнике человека играет жизненно важную роль в здоровье и болезни. Изучая микрофлору кишечника, с использованием модели в естественных условиях , затруднено из-за ее сложный характер и его различные ассоциации с млекопитающих компонентов. Целью настоящего Протокола является культура микрофлору кишечника в пробирке, который позволяет для изучения динамики микрофлору кишечника, без необходимости учитывать вклад млекопитающих окружение. Использование в vitro культивирования технологии, физиологических состояниях желудочно кишечного тракта моделируются, включая такие параметры, как pH, температуры, anaerobiosis и транзитного времени. Поверхность кишечника толстой кишки моделируется путем добавления муцина покрытием перевозчиков, создании слизистой фазы и добавляя новое измерение. Кишка микробиоты вводится прививки с человеческие фекалии. После прививки с этой сложной смеси бактерий, конкретные микробы обогащаются в различных продольной (по возрастанию, поперечной, так и по убыванию двоеточия) и поперечные (люминал и слизистых оболочек) средах в пробирке модели. Важно, чтобы система для достижения устойчивого состояния, в котором общины и метаболитов производства остаются стабильными. Результаты экспериментов в этой рукописи продемонстрировать, каким образом привитых кишка микробиоты сообщество превращается в стабильное сообщество со временем. После того, как устойчивое состояние достигается, система может использоваться для анализа бактериальных взаимодействий и функциям сообщества или проверить последствия каких-либо добавок на микрофлору кишечника, таких как продукты питания, пищевые компоненты или фармацевтических препаратов.

Вышеупомянутый Протокол описывает набор вверх, прививки и работает 5-этап в пробирке системы для изучения микрофлору кишечника толстой кишки. Для создания данных, представленных ниже, после экстракции ДНК, 16S рРНК маркер гена секвенирования ДНК V1V2 региона была выполне...

Watch this Scientific Journal Video about Applying Advanced In Vitro Culturing Technology to Study the Human Gut Microbiota at JoVE.com

Applying Advanced In Vitro Culturing Technology to Study the Human Gut Microbiota

Применение передовых в Vitro культивирования технологии для изучения человеческого кишка микробиоты

Здесь мы представляем собой протокол для культивирования микрофлору кишечника толстой кишки в лабораторных условиях, с помощью серии биореакторов, которые имитируют физиологических состояниях желудочно кишечного тракта.

The human gut microbiota plays a vital role in both human health and disease. Studying the gut microbiota using an in vivo model, is difficult due to its ...

Целью этого протокола является культура микрофлоры кишечника в пробирке. Это позволит изучать динамику микробиоты без необходимости учитывать вклад современной составляющей. Используя эту многоступенчатую систему in vitro, мы считаем, что сообщество микробиоты развивается в люминесценте и на слизистой оболочке многослойной толстой кишки можно начать одновременно.Визуальная демонстрация этого метода полезна из-за сложности этой системы in vitro. Начните с заполнения восходящей толстой кишки с 500 миллилитров определенной среды, поперечной толстой кишки с 800 миллилитров определенной среды, и нисходящей толстой кишки с 600 миллилитров определенной среды. Добавить муцин agricarriers в области толстой кишки в размере, пропорциональном объему реактора, и использовать образец трубки и шприца, чтобы удалить излишки определенных среды из каждого реактора.Используйте рН зонды для регулировки рН в каждом реакторе. И включите азотный флеш в течение 20 минут. Далее, оттепель фекальный гомогенат в соответствии с руководящими принципами производителя перед загрузкой 60 миллилитров шприц с фекальным гомогенатом образца.Затем, привить каждый реактор толстой кишки через образец порта с количеством гомогената равна 5% от каждого объема реактора для ночной культуры с контролем рН. На следующее утро, очистить luer замок на образец порта каждого биореактора с алкоголем. Когда порты высохнет, подключите 30 миллилитров шприц, очищенный от всего воздуха, к одному из образцов портов.Свяйте поршень три-пять раз, чтобы обеспечить тщательное смешивание компонентов сосуда перед аспирации 15 миллилитров суперната культуры из биореактора. Затем перенесите светящийся образец в стерильную трубку Falcon и поместите на лед. Для анализа ДНК соберите от одного до трех миллилитров светимой жидкости с помощью пяти миллилитрового шприца.Соберите супернатную форму других биореакторов таким же образом. Чтобы выделить образец материала для анализа короткой цепи жирных кислот, центрифуга 15 миллилитров светимого образца интереса, и шприц фильтр супернат через 0,2 микрометра поры фильтр для минус 80 градусов по Цельсию хранения. Чтобы выделить образец материала для анализа ДНК, центрифуга один миллилитр светимой жидкости и хранить гранулы при температуре минус 80 градусов по Цельсию.Для сбора мукосалового образца удалите подготовленные носители муцина с четырех градусов по Цельсию и включите азотный флеш. Быстро откройте крышку реактора и замените 50% носителей в каждом реакторе новыми. Когда все носители были заменены, быстро запечатать крышку и поддерживать азот флеш еще 20 минут.Затем aliquot от 0,25 до 0,5 граммов муцина перевозчика агар в отдельных двух миллилитров труб для минус 80 градусов по Цельсию хранения до извлечения ДНК. Три раза в день система автоматически циклов. Это начинается с 140 миллилитров определенной среды, переданной в биореактор желудка, а затем один час инкубации с контролем рН.В конце инкубации содержимое желудка передается в тонкий кишечник вместе с 60 миллилитров сока поджелудочной железы. В биореакторе тонкой кишки рН автоматически регулируется до 6,7-6,9, а содержимое инкубируется в течение 90 минут. Во время этой инкубации азотный флеш для каждой системы включен в общей сложности 10 минут.В конце этого инкубации содержимое тонкой кишки передается в восходящую толстую кишку, из восходящей толстой кишки в поперечную толстую кишку, из поперечной толстой кишки в нисходящую толстую кишку и из нисходящей толстой кишки в отходы. В этом репрезентативном основном анализе координат сообщество как ни в чем не изменилось в течение одного-семи дней. Однако с 11-го дня после прививки до окончания эксперимента образцы занимали небольшую область основного пространства анализа координат для выборки для выборки баллов расстояния на основе оперативной таксономической единицы, наличия отсутствия и изобилия.Измерение трех известных короткокоголовых жирных кислот показывает, что пропионовая кислота, бутаноевая кислота и уксусная кислота колеблются с начала эксперимента до 15-го дня после прививки. После 15-го дня количество этих кислот, вырабатываемых в каждой области толстой кишки, оставалось неизменным с минимальными изменениями до конца эксперимента. Анализ стабильного сообщества для светимой и слизистой фазы каждой области толстой кишки показывает, что общины, которые развиваются в отдельных областях толстой кишки системы in vitro похожи на фекальный инокульный состав.Сравнение альфа-разнообразия системы in vitro показывает тот же уровень разнообразия, что инокулум для всех регионов, за исключением светящихся образцов из восходящей области. Демонстрация того, что система культуры in vitro способна создать сообщество, сравнимое с фекальным инокулем как по составу, так и по разнообразию. Для создания стабильного сообщества микрофлоцитов кишечника с помощью этого протокола крайне важно обеспечить точную готовность решений и соблюдение анеробных условий и параметров рН на протяжении всего эксперимента.После этой процедуры, образцы могут быть проанализированы для состава сообщества с помощью следующего поколения секвенирования ДНК с последующим биоинформатическим анализом и для функциональности с использованием метаболомики.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Дизайн Циклические биореактора давление для Ex Vivo Изучение аортального клапанов сердца

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

Человека хрящевой ткани Изготовление с использованием трехмерных струйных технологии печати

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and ...

Culturing Mouse Cardiac Valves in the Miniature Tissue Culture System

Культивирование мыши сердечных клапанов в миниатюре культуры тканевой системе

Heart valve disease is a major burden in the Western world and no effective treatment is available. This is mainly due to a lack of knowledge of the ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

Раздражение глаз тест (СПЭ) для идентификации опасности глазных Раздражает химических веществ с использованием реконструированного человеческой роговицы, как Эпителиальный (RHCE) тканей Модель

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

TAPE: A Biodegradable Hemostatic Glue Inspired by a Ubiquitous Compound in Plants for Surgical Application

ЛЕНТА: Биоразрушаемый кровоостанавливающие клей Вдохновленный Ubiquitous соединения в растениях для хирургических Применение

This video describes the simplest protocol for preparing biodegradable surgical glue that has an effective hemostatic ability and greater water-resistant ...

Co-culture of Living Microbiome with Microengineered Human Intestinal Villi in a Gut-on-a-Chip Microfluidic Device

Совместное культивирование жизни микробиомом с Microengineered человека ворсинок кишечника в Gut-на-чипе микрожидкостных устройств

Here, we describe a protocol to perform long-term co-culture of multi-species human gut microbiome with microengineered intestinal villi in a human ...

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

<em&gt; In Vitro</em&gt; Орган культуры Модель мышиной межпозвонкового диска

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional PolyÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Âµ-caprolactone Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Расплава Electrospinning написания трехмерных Poly(ε-caprolactone) леса с контролируемым морфологии тканей инженерных приложений

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology ...

Creating a Structurally Realistic Finite Element Geometric Model of a Cardiomyocyte to Study the Role of Cellular Architecture in Cardiomyocyte Systems Biology

Создание Cardiomyocyte изучить роль сотовой архитектуры в биологии систем Cardiomyocyte геометрическая модель структурно реалистичные конечных элементов

With the advent of three-dimensional (3D) imaging technologies such as electron tomography, serial-block-face scanning electron microscopy and confocal ...

Bioparticle Microarrays for Chemotactic and Molecular Analysis of Human Neutrophil Swarming in vitro

Биочастицы Microarrays для хемотаксического и молекулярного анализа человека нейтрофил Роесь в пробирке

Neutrophil swarming is a cooperative process by which neutrophils seal off a site of infection and promote tissue reorganization. Swarming has classically ...