-Neurotransmitter 농도 변화는 매 순간마다 관찰되며, 베이지안 통계 모델링을 통해 단일 바카라 꽁 머니의 데이터 분석을 달성 할 수 있습니다
Nagoya University의 의과 대학의 대학원 Zaitsu Katsura 부교수 및 대학원생 및 Iguchi Ryo, National Industrial Science and Technology의 지질 정보 연구 부서의 최고 연구원미세 투석 바카라 꽁 머니 (뇌 미세 투석 바카라 꽁 머니)1and프로브 전기 분무 이온화 탠덤 질량 분석법 (PESI/MS/MS)2무료 바카라 꽁 머니와 결합Neurotransmitter3시계열 데이터4베이지안 통계 모델링을 사용한 상태 공간 모델링5신경 전달 물질의 거동이 하나의 바카라 꽁 머니로부터 분석 될 수 있음을 밝혀 내기 위해 적용되었다
2016 년 연구 그룹에서 개발 한 PESI/MS/MS는 전처리 작업이 필요하지 않으며 필요한 샘플 금액을 몇 μL로 줄일 수 있습니다 다른 한편으로, 뇌에서 신경 전달 물질을 회복하는 고전적인 바카라 꽁 머니 인 미세 투석 바카라 꽁 머니은 관류 (청소 기관 등에 사용되는 액체)가 뇌에 내장 된 투석 막으로 저속 막으로 유입되는 기술이다 이번에는 연구 그룹은 사용자가 PESI/MS를 미세 분야소 바카라 꽁 머니과 결합하고 매분 수집 한 관류를 분석하여 매분의 신경 전달 물질 글루탐산 및 γ- 아미노 부티르산 (GABA)의 뇌 농도의 변화를 관찰 할 수있는 기술을 개발했습니다 칼륨 이온 유도는이 기술의 실용성을 평가하는 데 사용됩니다탈분극6전후에 바카라 꽁 머니striatal7에서 글루탐산과 GABA의 거동을 관찰했습니다 베이지안 통계 모델링을 사용하는 상태 공간 모델이 단일 바카라 꽁 머니로부터 얻은 시계열 데이터에 적용될 때, 뇌 신경 전달 물질의 거동은 기존의 통계 분석 방법을 사용하지 않고 하나의 바카라 꽁 머니로부터 분석 할 수 있음이 밝혀졌다
이 방법이 미래에 알츠하이머 질병 모델 바카라 꽁 머니 또는 파킨슨 병 모델 바카라 꽁 머니에 적용되면, 각 조건에서 뇌 신경 전달 물질의 행동을보다 상세하게 분석하여 새로운 병리학 적 메커니즘의 표현을 유도 할 수 있기를 희망합니다
이 연구 결과는 Nagoya University의 젊은 New Fields Creation Research Unit Frontier (Vivo Real-Time Omics Laboratory, CEO : Zaitsu Katsura)를위한 Nagoya University의 연구 향상 프로모션 프로젝트의 공동 연구를 기반으로합니다 바카라 커뮤니티, 바카라 커뮤니티 및 2021 년에 설립되었습니다Talanta"온라인 버전에 소개됩니다
This research was conducted with support from the Japan Society for the Promotion of Science Grant-in-Aid for Scientific Research (S) "Neurogenesis in the Neonatal Brain and its Pathology: Integrated Understanding Using Advanced Analytical Techniques" (Representative Researcher: Sawamoto Kazunobu) and the Basic Research (B) "Development and Demonstration Evaluation of Spatio-Temporal Metabolome Analysis Methods of Biological Mouse Brain 실시간 질량 분석법에 의해 "(대표 연구원 : Zaitsu Katsura)

Neurotransmitters는 뉴런 사이의 정보를 전달하는 책임이 있으며 흥분성 글루탐산 및 억제 성 γ- 아미노 부티르산 (GABA)은 대표적인 예라고합니다 뇌는 흥분과 억제 신경 전달을 능숙하게 조절하고, 기억 및 학습과 같은 더 높은 뇌 기능을 유지하며, 글루타메이트 및 GABA와 같은 신경 전달 물질의 행동을 관찰하는 것도 뇌 병리를 밝히는 데 중요합니다
바카라 꽁 머니 뇌에서 신경 전달 물질의 거동을 관찰하기위한 고전적인 기술은 미세 투석 멤브레인이 뇌에 외과 적으로 내장되고 신경 전달 물질을 회복하는 미세 투석 방법 (미세 투석 방법)입니다 미세 투석 방법에서, 뇌에 내장 된 미세 투석 막의 내부에 들어간 신경 전달 물질은 수 μL/분의 낮은 유속으로 외부로부터 관류 유체를 붓함으로써 수집된다 전통적으로, 수집 된 관류에서 신경 전달 물질의 측정이 수행된다액체 크로마토 그래피 및 액체 크로마토 그래피 질량 분석법8그리고 그와 같은 것이 사용되었으므로, 측정에 필요한 샘플의 양을 보장하기 위해 15-20 분 동안 관류를 수집해야했습니다 다시 말해, 상기 분석 바카라 꽁 머니을 사용하여,이 제약은 뇌에서 신경 전달 물질의 거동이 15-20 분 간격으로 만 관찰 될 수 있다는 것이었다 또한, 관류의 담수화는 질량 분석법을 수행하는 데 시간이 걸리므로 작업을 복잡하게 만드는 데 문제가있었습니다
반면에, 미세 투석 방법을 사용하여 뇌에서 신경 전달 물질의 거동을 통계적으로 분석하기 위해, 다수의 바카라 꽁 머니를 사용하여 실험을 수행하고, 각 관측 시점에서의 신경 전달 물질의 농도는 시점 사이의 데이터에 대해 평균화되었다통계 분석 (중요한 차이 테스트)9しかし本来、単一のマウスからマイクロダイアリシス法で得られた神経伝達物質の濃度変化は「時系列データ」であり、前後のデータ間には자기 상관10Seable 따라서, 다중 바카라 꽁 머니에서 얻은 시계열 데이터가 평균화되면, 각 바카라 꽁 머니에 대한 시계열 데이터의 경향이 취소되고 더 적절한 분석 방법을 구성해야했습니다
Zaitsu 부교수와 다른 사람들은 2016 년 프로브 전기 분무 이온화 탠덤 질량 분석법 (PESI/MS/MS) (그림 1)에서 연구 그룹을 개발했으며 (그림 1), 뇌 미세 조절 및 추적 샘플의 직접 분석을 달성했습니다 (K Zaitsu* et al, Analytical Chemistry 2016; Y Hayashi, K Zaitsu* et al, Analytica Chimica Acta 2017; K Zaitsu* et al Analytical Chemistry 2018; K Zaitsu* et al Analytical Chemistry 2020; K Hisatsune, K Zaitsu* et al 표적 성분의 이온화는 전처리가 필요하지 않으며, 몇 μL의 샘플 부피만으로 분석을 수행 할 수 있습니다
따라서, 우리는 미세 투석 바카라 꽁 머니에 의해 얻은 관류가 PESI/MS/MS를 사용하여 분석 될 수 있는지 조사했다 관류 용액에 사용 된 인공 뇌척수액 (ACSF)에 글루탐산 및 GABA를 첨가하고, PESI/MS/MS를 사용하여 분석을 수행 하였다 조건 검사의 결과로, 정량 분석 바카라 꽁 머니은도 2에 도시 된 작동 흐름에 따라 구성되었다 (도 2)
시편 당 분석 시간은 30 초 밖에 걸리지 않았으며, 교정 곡선은 글루탐산과 GABA 모두에 대해 양호한 선형성을 나타냈다 또한 며칠 내 및 일에 걸친 정량적 정확도와 재현성이 높다는 것이 밝혀졌습니다 특히,이 바카라 꽁 머니은 단지 3 ㎕의 ACSF를 사용하여 글루탐산 및 GABA 농도의 신속한 측정을 허용한다 이는 미세 투석 관류의 유량이 3 ㎕/분로 설정되면 매분 매분을 수집해야하며 뇌의 글루탐산과 GABA의 농도의 변화는 1 분마다 관찰 될 수 있음을 의미합니다

그림 1 : PESI/MS/MS의 모양

그림 2 정량 분석을위한 작동 흐름은 : 내부 표준 물질
이 분석 방법의 실용성을 평가했습니다 미세 투석 방법을 사용한 미세 투석막을 갖는 프로브는 외과 적으로 작동함으로써 바카라 꽁 머니의 선조체에 배치되고, CSF 용액이 자유 운동 하에서 일정 시간 동안 관류 된 후, 고농도의 칼륨 이온을 함유하는 관류 용액 (High-K+액체)8여기서, 관류의 유속을 3 ㎕/분로 설정하고, 관류는 5 분 또는 1 분마다 수집되었고, 측정을 수행 하였다 결과는 그림 3과 4에 나와 있습니다
그림 3 및 4에서 볼 수 있듯이 5 분마다 수집 된 데이터와 1 분마다 수집 된 데이터 모두 High-K+관류를 액체로 전환 한 직후 글루탐산 농도의 경향이 증가한 후 농도가 감소했습니다 우리는 또한 글루탐산 농도의 증가보다 GABA 농도가 약간 늦게 증가하는 경향이 관찰되었다
따라서 바카라 꽁 머니 별 바카라 꽁 머니별로 이러한 시계열 데이터를 분석하기 위해 베이지안 통계 모델링을 사용하여 상태 공간 모델을 적용했습니다 여기서, 95% 신뢰 구간은 정상 상태 농도 (그림 3의 0-25 분 및 그림 4의 0-9 분)를 사용하여 상태 공간 모델로부터 계산되었다 이 95% 신용 간격은 각각 그림 3과 4의 블루 밴드로 표시됩니다
그림 3에 표시된 5 분마다 시계열 데이터에서 High-K+액체 관류에 의한 탈분극은 글루탐산과 GABA가 95% 신용 간격보다 높다는 것을 보여 주었다 그러나,도 3A-1에 도시 된 바와 같이, 글루탐산은 하나의 바카라 꽁 머니에서 65 분에서 95% 신용 간격보다 낮은 반면,도 3B-1에 도시 된 다른 바카라 꽁 머니는 95% 신용 간격보다 낮지 않았다
반면에,도 4A-1 및 4B-1에 도시 된 분당 시계열 데이터에서, 두 바카라 꽁 머니에서, 글루탐산은 탈분극으로 인해 95% 신용 간격보다 높았으며,이 신용 간격보다 낮다는 것을 확인했다 이것은 매 분마다 수집 된 데이터가 뇌에서 신경 전달 물질의 거동을보다 자세히 관찰 할 수 있음을 보여 주었다
또한 그림 3 및 4에 표시된 모든 바카라 꽁 머니에서 High-K+유체의 관류 동안 GABA 농도는 95% 신용 간격보다 계속 높았습니다 따라서,이 기술을 사용하여 선조체에서 글루탐산과 GABA의 흡수 메커니즘의 차이를 자세히 관찰하는 데 사용될 수 있음이 밝혀졌다
결과적으로,이 연구는 1 분마다 자유 운동하에 바카라 꽁 머니에서 뇌의 신경 전달 물질의 거동을 관찰하는 방법을 성공적으로 개발했습니다 또한 베이지안 통계 모델링을 사용하여 미세 투석 방법에서 얻은 시계열 데이터에 처음으로 상태 공간 모델을 성공적으로 적용했으며 실용성을 보여주었습니다

그림 3 : 5 분마다 바카라 꽁 머니 선조에서 L-GLU 및 GABA의 변화
결과는 5 분마다 수집되었고 글루탐산 (A-1 및 B-1) 및 GABA (A-2 및 B-2)의 농도를 측정 하였다 그림의 검은 색 밑줄이있는 섹션은 High-K+액체가 관류 용액으로 흐르는 시간 범위를 보여줍니다 *: 값은 상태 공간 모델에서 계산 된 신용 간격을 벗어난 95%임을 나타냅니다 #: 더 낮은 감지 한계와 낮은 정량화 한계 사이의 범위 내의 값을 나타냅니다

그림 4 : 매 순간 바카라 꽁 머니 선조에서 L-GLU 및 GABA의 변화
결과는 1 분마다 수집되었고 글루탐산 (A-1 및 B-1) 및 GABA (A-2 및 B-2)의 농도를 측정 하였다 그림의 검은 색 밑줄이있는 섹션은 High-K+액체가 관류 용액으로 흐르는 시간 범위를 보여줍니다 *: 값은 상태 공간 모델에서 계산 된 신용 간격을 벗어난 95%임을 나타냅니다
알츠하이머 치매 및 파킨슨 병을 포함한 병리학 적 모델에서 바카라 꽁 머니 분석 에이 방법을 적용하면 각 조건에서 신경 전달 물질의 행동에 대한 더 자세한 추적 관찰이 가능해 질 것으로 예상됩니다 특히, 최근 몇 년 동안 많은 관심을 끌고 약물 반응성을 평가하기 위해 치매 치료 약물의 발달에 치료 효과에 적용될 것으로 예상된다
신경 전달 물질 이외의 다른 것으로 측정 할 구성 요소를 확장 할뿐만 아니라, 우리는 또한 미생물 및 PIS/MS를 연결하여 뇌 분자의 변화를 측정 할 수있는 생체 내 실시간 뇌 측정 시스템을 사용하여 생체 내 실시간 뇌 측정 시스템을 사용하여 초에 뇌 분자의 변화를 관찰 할 수있는 기술을 개발하는 것을 목표로 할 것입니다 (현재)
잡지 이름 :Talanta
종이 제목 : PESI/MS/MS에 의한 바카라 꽁 머니 뇌에서 세포 외 신경 전달 물질의 신속한 정량화 및 R 및 Stan 기반 베이지안 상태 공간 모델을 사용한 종단 데이터 분석
저자 : Daisuke Kawakamia, b, Mitsuki Tsuchiyaa, Tasuku MurataB, Akira IguchiC, Kei Zaitsua, d,*
제휴 :aNagoya University 의과 대학의 의학 및 생물 윤리학과, 65 Tsurumai-Cho, Nagoya, 466-8550, Japan
BShimadzu Corporation, 1, Nishinokyo-Kuwabaracho Nakagyo-Ku, Kyoto, 604-8511, Japan
C일본의 지질 조사, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (AIST)
d생체 내 실시간 OMICS 실험실, 나고야 대학교, 고급 연구 연구소, Nagoya University, Furo-Cho, Chikusa-Ku, Nagoya, 464-8601, Japan
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