最高のデータ品質と実験柔軟性を追求した多チャンネル型オートパッチ

Patchliner



オートパッチクランプ装置が広く普及し、アプリケーションを犠牲にしてスループットを優先する装置が多い中、将来の多様なイオンチャネル創薬プロジェクトにも多目的に使用できる高品質な多チャンネル型オートパッチが求められるようになりました。Patchlinerは、世界で最も普及したナニオンの1ch型オートパッチ「Port-a-Patch」同様に、シングルチャネル記録や細胞内灌流等、オートパッチとして最高のデータ品質とアプリケーションを誇る多チャンネル型オートパッチです。Patchlinerは4、8chアンプ搭載の2モデル構成で、高品質データを250~500データポイント/日でルーチンに取得可能です(成功率:70~90%)。また、4chモデルは将来のプロジェクトスケールに合わせてアップグレードも可能です。実験には16ウェルのプレーナー・パッチチップを使用し、浮遊化細胞に対してGシール形成、ホールセル形成、データ取得まで全自動で行います。3チップまでセット可能なため、最大で48ウェルの実験を自動化できます。また、電極に古典法同様のborosilicateガラスを採用したことで化合物の吸着リスクを低減すると共に、細胞種差によるGシール成功率の変動が殆どありません。


ソフトウェアにはGUVを採用し、ツリー形式の実験プロトコールは直感的理解、簡便に変更が可能です。また、既存のHTS用オートパッチ装置では測定開始後のプロトコール変更や薬液投与は基本的にできませんが、Patchlinerはいつでも実験プロトコールの一時停止や変更、中止が可能です。さらに、ウェルごとに細胞やコマンド電圧、薬液を適用できるなど、最高の実験自由度を誇り、アッセイ系開発などにも最適です。

  • 卓上型の多チャンネルオートパッチ(4, 8ch)
  • 最大48細胞を自動測定
  • シングルチャネル記録も可能なデータ品質
  • 細胞外液 / 内液の灌流
  • 薬液投与回数は無制限
  • ウェル単位で異なる細胞、コマンド電圧、薬液を適用可能
  • 実験プロトコールの中断、変更、中止がいつでも可能
  • チップは室温で1年間保存可能、低コスト
  • オートパッチ屈指の広範なアプリケーション
  • 温度コントロールユニットによる熱刺激
  • カレントクランプによる活動電位測定

卓越したデータ品質  -シングルチャネル記録-

低ノイズ記録が必要となる単一チャネル記録は、装置および専用のパッチ電極の品質を証明する指標となります。Patchlinerは多チャンネル型オートパッチで唯一、単一チャネル記録や脂質平面膜法による記録が行えます。専用のborosilicateガラス製プレーナーパッチ電極には約1μmの穴を特許のナノファブリケーション技術で穿孔し、単一チャネルの測定が可能な低ノイズを実現しています。左の電流トレース例は、赤血球の単一チャネルをセルアタッチモードで記録(上)、GUVs(giant unilamellar vesicles)にGramicidinチャネルを組み込み100 mM HCl、-100 mVの条件下で記録を行ったものです(下) 。
単一チャネル記録が可能なオートパッチはナニオンのオートパッチ(Patchliner、Port-a-Patch、SyncroPatch)だけで、その卓越したデータ品質を証明しています。


ナニオンだけの細胞外 / 細胞内灌流

専用の16ウェルのパッチチップはborosilicateガラスと細胞外側、細胞内側の2つのマイクロ流路で構成されています。図および写真の赤、青の流路がそれぞれ外液側、内液側に対応しています。細胞外液側に対する薬液投与は、分注ロボットでマイクロプレート等からアスピレートし、外液側のマイクロ流路に灌流させます。薬液はパッチ形成部を含む細胞外側の流路を灌流し廃液リザーバへ排出されます。リザーバ内の溶液は分注ロボットでウェル外へ廃液できるため、薬液投与やウォッシュアウトが何度でも可能です。さらに、Patchlinerでは多チャンネル型のオートパッチとして唯一、古典法でも困難な細胞内灌流をハイスループットフォーマットで行えます。左例は内在性Kv1.3チャネル/Jurkat細胞をCs+含有の細胞内液で灌流して阻害し、ウォッシュアウトしています。Patchlinerを使用し、例えば、薬物の細胞外、細胞内からの作用といった2パラメータ取得による新しい化合物スクリーニングや、薬物の作用機序の詳細な解析等、非常に新規性の高いスクリーニングが可能となります。


高再現性かつ効率的なデータ取得

Gシールを長時間安定して保持できるPatchlinerでは、1細胞への薬剤の累積投与も可能で、1細胞で完全な容量反応曲線を作成し、IC50値を極めて簡便に得ることができます。上の例はKv1.3/Jurkat細胞のホールセル記録です。Quinidine(5μM)を投与、ウォッシュアウトしたときのトレース及びImaxをプロットしています。右上図はホールセルを40分以上保持できることを示しています。


代表的な6種類のhERG阻害剤 (Terfenadine, Cisapride, E4031, Astemizole, Propafenone, Quinidine)をhERG発現HEK293細胞で評価し、各阻害剤のIC50を算定しました。

データ解析は、解析ツール「Nanion Data Analysis」で行なっております。数回のマウス操作で解析データの表示だけでなく、複数日のデータの統合が行なえます。また、解析データは電流トレースおよび経時変化のプロットが表示され、不採用のデータの削除も簡単に行なえます。


広範なアプリケーション

オートパッチ屈指の広範なアプリケーションを誇るPatchlinerは、多様な細胞、チャネル、コンフィギュレーションに使用できます。単一チャネル記録や細胞内灌流、温度刺激も可能な唯一の多チャンネル型オートパッチとして、創薬スクリーニングだけでなく学術的な用途にも幅広くお使い頂けます。

アプリケーション例
記録例 リガンド依存性、電位依存性チャネル、シングルチャネル、脂質平面膜法、温度依存性チャネル、カレントクランプ
細胞 HEK, CHO, RBL, Jurkat, PC12, L(tk), Erythrocytesなど
チャネル例 Nav, Kv, Kir, GABAA, hGlyRα1,CFTR, hERG(hKv11.1), TRP, vesicles (Gramicidin)など

適用例① TRPV1チャネル (温度刺激)

Patchlinerは温度刺激実験が行える唯一のオートパッチ装置です。左図はTRPV1/CHO細胞に温度刺激をかけた際の電流トレース、Imaxをプロットしたものです。温度刺激によりチャネルが活性化されている様子がわかります。また、右下のグラフより、TRPV1チャネルの阻害剤であるRuthenium Red (RR) 存在下では、チャネルの活性化が阻害されていることがわかります。


適用例② リガンド依存性チャネル

Patchlinerはチャネルをターゲットとした創薬スクリーニングにも強力な研究ツールとなります。左の例は、1, 3, 10μMのGABA投与によるHEK 293細胞に発現するGABAA(α1, Β2, γ2)受容体の活性化の様子、および拡大トレース(右上)を示します。さらに、GABAA受容体を10μMのGABAで活性化、阻害剤のBicuculineの濃度依存的な阻害の観察でも(左下)、文献値と同様のIC50値が得られています(右下)。


適用例③ スタックアプリケーション

リガンドゲートのイオンチャネルは脱感作を示すことがあります。この方法では1本のピペット内にコントロールバッファー、リガンド等を順番に吸い上げておくことにより、非常に短時間のリガンドの暴露が可能です。右の例では、GABA受容体にリガンドであるGABAをごく短時間暴露し、直後にバッファーで洗い流した際の電流変化を示しています。


型式 システム構成
04 1002 Patchliner® Quattro
  • Patchliner® Quattro レコーディングステーション
  • HEKA EPC 10 USB 4chパッチクランプアンプ x1
  • ソフトウェアパッケージ: PatchControlHT, PatchMaster, Nanion
  • データ解析 (Igor Pro) 
  • デスクトップPC 
  • Patchliner® スターターキット, NPC®-16チップ x20
  • スペア用スチールピペット, 試薬キット
04 1003 Patchliner® Octo
  • Patchliner® Quattro レコーディングステーション
  • HEKA EPC 10 USB 4chパッチクランプアンプ x2
  • ソフトウェアパッケージ: PatchControlHT, PatchMaster, Nanion
  • データ解析 (Igor Pro) 
  • デスクトップPC 
  • Patchliner® スターターキット, NPC®-16チップ x20
  • スペア用スチールピペット, 試薬キット

 

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