게시 및 게시 날짜 : 2022/04/26

무료 바카라 식물을 사용하여 마우스의 건강을 신속하게 결정하는 기술을 개발했습니다

-기계 학습을 사용하여 박테리아와 접촉하는 폴리머의 형광 패턴을 분석-

포인트

  • 박테리아 표면의 특성을 무료 바카라 식물과 혼합하여 푸른 형광등으로 변환 할 수있는 중합체 그룹을 개발합니다
  • 수면 장애로 인한 마우스 무료 바카라 식물의 장애를 결정하기위한 형광 강도 패턴의 기계 학습 분석
  • 환자를 다치게하지 않고 건강을 신속하고 쉽고 저렴하게 모니터링하는 기술에 대한 예상

요약

Nanobiodevices Research Group, Nanobiodevices Research Group, Nanobiodevices Research Group, Health Medical Engineering Division (이하 "AIST"), 바카라 커뮤니티 (이하 "AIST"), Tomita Shunsuke, 연구 그룹, Kojima Nao, Kojima, choakih, choakah, choakah, choakah, choaka, choakah, choaka, Ryoji, Ryoji, 생물학적 자원 정보 인프라 연구 그룹, 연구 그룹, Kusada Hiroyuki, 생물학적 자원 정보 인프라 연구 그룹, Miyazaki, 역사, 하위 영역 리더, 박테리아와 접촉 할 때 청색 형광의 특성을 선택하고 유동성 강도 패턴을 선택합니다기계 학습무료 바카라 식물의 박테리아 구성의 특성을 정확하게 결정할 수있는 분석 기술을 개발했습니다

이 기술은화학 코이라는 생물 분석 방법을 사용하여 개발 된 화학 코는 응집시 빛을 방출하는 구조를 갖는 12 가지 유형의 폴리머로 구성됩니다 이들 폴리머를 장 박테리아와 혼합함으로써, 다양한 형광 신호가 검출 될 수 있으며, 박테리아는 패턴으로부터 특성화 될 수있다 발달 된 화학 코를 사용하여, 우리는 마우스에서 수집 된 장 식물 샘플을 비교하고 분석하여 높은 정확도로 마우스의 건강 상태를 성공적으로 결정했습니다 이 기술은 무료 바카라 식물을 분석하는 표준 방법입니다Amplicon Sequence분석과는 다른 관점에서 장 식물의 상태를 특성화하는 것이 가능해졌습니다 또한 Amplicon 서열 분석보다 더 빠르고 간단하며 저렴한 이점을 수행 할 수 있다는 이점이 있습니다 앞으로는 건강 관리를위한 진단 기술로서 표본으로 인간 무료 바카라 식물 샘플에 적용될 것으로 예상됩니다 이 기술에 대한 자세한 내용은 2022 년 4 월 26 일 (영국 시간)를 참조하십시오화학 과학"

요약 다이어그램

화학 코 센서를 이용한 마우스의 무료 바카라 식물 분석


개발의 사회적 배경

1,000 종 이상의 박테리아가 인간 장에 산다 이 박테리아의 수집은 "무료 바카라 식물상"이라고하며 숙주, 인간과 상호 작용하며 건강 유지 및 질병 발병에 깊은 관여합니다 오늘날, 무료 바카라 식물 군의 이상은 수면 장애, 비만, 자폐 스펙트럼 장애 및 암에서 발견되었습니다 무료 바카라 식물을 구성하는 박테리아 조성의 특성을 이해하고 제어하는 것은 질병의 진단 및 치료의 형태 일뿐 만 아니라 매일 건강 관리이며 예방 의학의 관점에서 중요하다고 생각됩니다

무료 바카라 식물을 분석하는 표준 방법 인 Amplicon 시퀀싱 분석은 PCR- 증폭 마커 유전자 (16S rRNA 유전자)를 읽음으로써 장 식물을 구성하는 수많은 박테리아를 검출 할 수 있습니다 그러나이 분석 방법은 차세대 시퀀서에게는 비용이 많이들뿐만 아니라 전문 지식과 데이터를 획득하고 분석하기위한 많은 노력이 필요합니다 따라서 제한된 시설에서 무료 바카라장의 상태를 신속하게 파악하기 위해 산업 및 의료 사이트의 요구를 충족시키지 못합니다

 

연구 기록

AIST는 형광 중합체를 배열했습니다배열기계 학습을 통해 우리는 냄새와 맛과 같은 인간 감각 기능의 메커니즘을 모방하는 '화학 코'라는 생체 분석 기술을 개발하기 위해 노력해 왔습니다 예를 들어, 정상 및 암 세포의 차별, 단백질 약물 품질의 평가 및 세포 약물 반응의 모니터링은 항체 및 효소에 의존하는 종래의 기술로 어려웠다 그러나 화학 코는 이러한 매우 정확한 평가를 달성했습니다 AIST는 또한 배양하기 어려운 혐기성 무료 바카라 박테리아의 게놈 분석과 생쥐와 무료 바카라 박테리아의 수면 장애 사이의 관계 분석에 대한 지식을 가지고 있습니다 이 연구에서 화학 코는 박테리아 분석에 적용되었고 장 식물의 복잡한 조성을 인식하여 수면 장애에 대한 진단 기술을 확립하는 것을 목표로했습니다

이 연구는 과학 연구를위한 과학 보조금 촉진 (JP17H04884, JP19H05679, JP19H05683, JP20H02774), 일본 과학 및 기술 기관 (JST) Erato "Microbial Project"(JPMJer120) 의료 연구 개발 기관 (AMED)의 혁신적인 고급 연구 개발 지원 프로젝트 (JP18GM6010019)

 

연구 컨텐츠

(1) 화학 코를위한 재료 설계

다양한 박테리아로 구성된 무료 바카라 식물상의 특성을 포착하는 화학 코를 개발하기 위해, 12 가지 유형의 수용성 중합체는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리 리신에 백본으로 연결된 중합체를 사용하여 합성되었다 이들은 두 가지 기능 단위를 가지고 있습니다 (그림 1) 하나는 리포 폴리 사카 라이드, 지질, 펩티도 글리 칸, 단백질 등으로 구성된 무료 바카라 박테리아 표면의 특성에 따라 다양한 강도에서 결합하기위한 인식 단위이고, 다른 하나는 폴리머 및 박테리아의 결합에 대한 정보를 형광 신호로 전환하기위한 출력 단위이다 인식 단위는 전하 및 소수성을 갖는 다양한 구조의 기능적 그룹을 갖는다 출력 장치는 박테리아에 결합 될 때 형광등을 방출합니다집계 유발 배출물질의 형광 염료가 도입되었다

그림 1

그림 1 무료 바카라 식물 분석을 위해 설계된 중합체 그룹
인식 장치의 다이어그램에서 파란색 부분은 양전하를 나타내고 빨간색 부분은 음전하를 나타냅니다

(2) 화학 코를 사용한 장 박테리아 식별

제조 된 중합체 어레이의 기본 특성을 조사하기 위해 먼저 16 개의 분리 된 장 박테리아 균주를 구별하려고 시도했다 이 박테리아 균주는 장에 존재하는 박테리아의 97%를 설명하는 주요 균주입니다 (Actinobacteria게이트,Bacteroidetes게이트,Firmicutes게이트 및Proteobacteriagate)에서 선택되었습니다 (그림 2a) 화학적 코에 의해 얻어진 박테리아 균주의 형광 패턴 (도 2B)은 선형 판별 분석이라는 기계 학습 기술을 사용하여 분석되었다 결과적으로, 형광 패턴이 2 차원 공간에서 시각화 된 판별 적 점수 플롯에서, 각 박테리아 균주에 대한 패턴에 해당하는 점의 수집 (클러스터)은 겹치지 않고 분포되었다 (도 2C) 실제로,교차 검증 방법를 사용하여 검사했으며 박테리아 균주의 "종"은 거의 100% 정확도로 식별 될 수 있음이 밝혀졌습니다 또한 화학 코는 또한 "Phyll"레벨 인 더 높은 계보에서 특징을 인식 할 수있었습니다 (그림 2D) 이 결과는 화학 코가 박테리아 종과 계통의 일반적인 특성을 감지 할 수 있음을 시사합니다 이 기술을 모든 박테리아에 적용 할 수 있는지 여부를 명확히하기 위해 더 많은 박테리아 종을 고려해야하지만,이 기술은 박테리아 균주와 상관 관계가있는 정보를 얻을 수 있으므로 다양한 다양성을 가질 것으로 예상됩니다

그림 2

그림 2 화학 코를 사용한 장 박테리아 균주의 차별
그림 2C와 2D를 판별 점수 플롯이라고하며, 수평 축의 판별 점수 (1)는 각 박테리아에 대한 데이터의 수집 (클러스터)을 가장 잘 나누는 축이며, 수직 축의 판별 점수 (2)는 나뉘어 진 축입니다

(3) 무료 바카라 식물 분석에 의한 마우스 건강 상태 감지

무료 바카라 식물 샘플비 침습적에서 수집 할 수 있으므로 건강 상태를 매일 모니터링하는 데 사용될 것으로 예상됩니다 따라서, 마우스의 대변에서 무료 바카라 식물상을 화학 코로 분석하여 마우스의 건강 상태를 결정할 수 있는지 여부를 결정 하였다 8 주 된 마우스를 10 일 동안 정상적인 조건 하에서 개별적으로 유지 한 다음 두 그룹으로 나누고, 하나는 온전한 환경에서 보관되었고, 다른 하나는 모델 마우스에 대한 케이지로 이동하여 방해 된 활동 리듬의 효과를 평가 한 다음 추가 28 일 동안 상승했습니다 (그림 3A) 정상적인 케이지에서, 마우스는 밤에 활성화되었지만, 모델 제작 케이지로 옮겨진 마우스는 즉시 밤낮으로 활성화되어 수면 조각화를 유발했다 (도 3B) 이들 정상 및 수면 장애 마우스 후 28 일 후 분변 샘플을 수집하고 화학 코로 분석 하였다 결과적으로, 정상 마우스와 수면 장애 마우스 사이의 반응 패턴의 차이가 관찰되었으며, 이는 교차 검증이 마우스의 건강 상태에 대한 고정밀 진단을 허용 할 수 있음을 나타낸다 (도 3C)

그림 3

그림 3 화학 코에 의한 장 식물 분석에 기초한 마우스에서 수면 장애의 검출
그림 3B에서 회전 바구니의 회전 주파수는 검은 색으로 표시됩니다 수면 장애 모델 마우스를 10 일에 전용 케이지로 옮겼다 그림의 하단 다이어그램 3C는 히스토그램으로서 선형 판별 분석을 기반으로 한 판별 점수를 보여줍니다

미래 계획

우리는 무료 바카라 식물 분석에 더 적합한 형태로 중합체 및 분석 방법을 개선하고 수면 장애 및 인간 대변 샘플 이외의 마우스에 적용 할 가능성을 조사 할 것입니다 이 회사는 개별 건강 상태 모니터링 및 무료 바카라 식물상 개선과 같은 식품 개발을위한 스크리닝 기술에 적용하는 것을 목표로합니다 또한, 다른 신체 부위와 환경에서 박테리아와 물질의 생산에 사용되는 다양한 박테리아에도 적용되는 것으로 간주됩니다 또한 회사와의 공동 연구를 통해 이러한 결과를 구현하는 것을 목표로합니다

 

기사 정보

게시 된 잡지 :화학 과학
용지 제목 : 무료 바카라 미생물의 광학 패턴 인식을위한 폴리머 기반 화학-노스 시스템
저자 : Tomita Shunsuke, Kusada Hiroyuki, Kojima Nao, Ishihara Sayaka, Miyazaki Reki, Tamaki Hideyuki, Kurita Ryoji


터미널 설명

◆ 기계 학습
이미지 및 오디오와 같은 데이터에서 특정 특성 및 규칙 패턴을 선택하고 추출하는 정보 처리 기술 응용 프로그램에는 이미지 인식, 문자 인식 및 생체 인증이 포함됩니다 선형 판별 분석은 "감독 학습"으로 알려진 가장 대표적인 기계 학습 방법 중 하나이며 새로 얻은 데이터가 어떤 그룹에 빠지는지를 결정하기위한 표준을 제공합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 무료 바카라 식물
인간과 생쥐와 같은 동물의 내장에 다양한 박테리아가 살고 있으며 이것을 무료 바카라 식물이라고합니다 무료 바카라 식물로도 알려져 있습니다 무료 바카라 식물 군은 숙주 면역 조절 및 물질 대사에서 중요한 역할을한다 이 무료 바카라 식물상을 구성하는 박테리아 조성이 불균형이라면 소화 질환, 생활 습관 관련 질병, 암, 정신 질환 등으로 이어질 수 있다고보고되었습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 화학 코
인간은 감각 세포의 유형에 비해 수많은 냄새와 취향을 결정할 수 있습니다 이 기능은 감각 세포에 의해 생성 된 냄새와 맛 패턴을 처리하고 과거의 경험과 비교하는 뇌에 의해 달성됩니다 화학 코 (또는 화학 혀)는이 메커니즘을 인위적으로 모방함으로써 복잡한 바이오 사료를 이해하기 위해 개발 된 분석 기술입니다[참조로 돌아 가기]
◆ 어레이
"배열"또는 "정렬"을 의미합니다 생체 분석 분야에서, 종종 DNA 마이크로 어레이와 같은 상이한 센서 요소를 포함하는 감지 기판을 지칭한다 여기에서, 이는 다수의 오목 성분을 갖는 마이크로 플레이트라고하는 실험 기기를 지칭하며, 여기서 상이한 구조의 형광 정책의 수용액이 배치된다[참조로 돌아 가기]
◆ 집계 유발 배출 (AIE)
희석 용액에서 빛을 방출하지 않는 염료 분자가 응집 될 때 강하게 방출되는 현상 이러한 특성을 나타내는 염료를 Aiegen이라고하며, 테트라 페닐 에틸렌 (TPE) 및 1,1,2,3,4,5- 헥사 페닐 실롤 (HPS)과 같은 대표적인 염료로 알려져 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ Amplicon 서열 분석
중합 효소 연쇄 반응 (PCR)을 사용하여 박테리아 16S rRNA 유전자의 특정 영역을 증폭시키고 고속 시퀀서를 사용하여 증폭 된 유전자를 분석하는 방법 이것은 무료 바카라 식물 분석을위한 일반적인 기술이며, 박테리아 종과 대변과 같은 샘플에 포함 된 비율을 시각화 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 교차 검증 방법
획득 한 데이터 세트의 성능을 평가하는 방법 전체 데이터 세트는 모델을 생성하기 위해 하나를 사용하여 2 개로 분할되며 모델은 나머지 데이터로 평가됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 비 침습적
살아있는 몸에 해를 끼치 지 마십시오 혈액 검사와 세포학은 고통스럽고 침습적 인 진단 방법이며, 대변, 소변 및 타액은 비 침습적으로 얻을 수 있으므로이를 사용하는 진단 기술은 환자의 부담을 줄일 수 있습니다[참조로 돌아 가기]


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