PLOS one文献:强大的离子通道研究和新药发现平台SyncroPatch 768PE

作者: Lance  日期:2017-09-18 13:10:02


PLoS ONE 2017, 12(7): e0180154. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0180154

离子通道调控许多生理进程并且是许多重要的药物靶点。而在所有研究离子通道功能的方 法中,膜片钳电生理技术因为高精度和灵活性被认为是离子通道研究的金标准。然而,其 在离子通道新药发现中的应用却被其过低的通量限制。此外,研究原代培养细胞中内源源 离子通道仍然有技术难度。这几年,出现了许多全自动膜片钳(automated patch clamp, APC)系统 可以克服这些问题,本研究使用其中一种最新发布的全自动膜片钳系 统SyncroPatch 768PE进行实验,该系统由两个可并行记录384通道并完成giga欧姆级封接的 数据质量的模块组成。通过优化了多个钳制参数并使用一个两步电压刺激方法,我们使用 高通量全自动膜片钳进行了电压门控钠离子通道Nav1.7试验。通过测试 一组Nav1.7标准参 照化合物的 IC50, 证明该试验与传统手动膜片钳数据高度一致 (R > 0.9),在筛选了 10,000种化合物后,我们统计了实验成功率,即封接电阻 > 500 MΩ 且峰值电流>500 pA的 细胞占79%,每日通量约~ 6,000个数据点且Z因子为 0.72。我们也使用该系统成功的记录了原代T细胞中内源电压门控钾离子通道Kv1.3。综上,我们的数据表明SyncroPatch 768PE是一个强大的离子通道研究和新药发现平台。


SyncroPatch 768PE(C)与手动膜片钳(E)记录NaV 1.7通道电流比较。GSyncroPatch 768PE记录的Kv1.3电流轨迹图。


 SyncroPatch 768PE拥有极高的成功率。


SyncroPatch 768PE记录原代T细胞内源电压门控钾离子通道Kv1.3电流。

 

除了SyncroPatch外,另外两个高通量全自动膜片钳系统IonWorks Barracuda Qube都可以实现并行记录 384 个细胞, IonWorks Barracuda2010年发布的,且已经在hERG, CaV2.2Nav 通道的药物筛选上应用。与其他两个系统不同, Barracuda使用穿孔膜片钳设置,单孔的平均封接电阻只有 ~120 MΩ,而64孔群体膜片钳封接电阻更只有 ~35 MΩQube 2014年发布的,与SyncroPatch有许多共同特征,包括使用384通道设计(例如,384 通道电子放大器, 384 个移液枪头和384孔硼硅酸玻璃芯) ,都有一个可编程的负压控制系统形成全细胞记录,因此也可以实现 giga欧姆级封接的高质量记录。最近有报告使用Qube筛选Nav1.7通道调节剂,实现了~80%的通道达到> 15 MΩ的封接电阻 (10-孔群体细胞记录模式相当单孔达到150 MΩ的阻抗)。并实现每日约2300化合物通量。SyncroPatch 768PE 也是2014年发布的,同Qube一样也是使用负压形成高质量的全细胞记录,但是使用了不同的放大器,采用了无微流体平板芯片和在基于Biomek自动工作平台上的双384模块设计。我们使用SyncroPatch 768PE做的最好的Nav1.7抑制剂筛选实验,能达到> 200 MΩ封接电阻有92%的成功率且> 500 MΩ也能达到 90%,每日能达到 ~6,000个化合物的通量。我们的数据表明SyncroPatch 768PE在我们的Nav1.7试验中能产生兼具高质量和高通量的数据。

总之,我们使用新一代全自动膜片钳SyncroPatch 768PE进行了一次稳定的高通量Nav1.7通道电生理试验, 我们的数据表明该系统可以产出giga欧姆级封接的高质量记录数据并实现每天约~6,000 个数据点的高通量且Z’因子能保持在0.72,并且可以实现对原代T细胞的记录。所以使用SyncroPatch 768PE 记录电压门控通道将会对离子通道研究与新离子通道靶向药物的研发产生重大的影响。