膜片钳技术的新进展及其在药物高通量筛选中的应用

作为先进的细胞电生理技术,膜片钳一直被奉为研究离子通道的“金标准”。应用膜片钳技术可以证实细胞膜上离子通道的存在并能对其电生理特性、分子结构、药物作用机制等进行深入的研究。基因组学、蛋白质组学研究表明,以离子通道为靶标的药物研究在未来具有很大的发展空间。为了突破由于筛选技术所造成的针对离子通道为靶标的药物研发的瓶颈,近年来,对膜片钳技术进行了改进以适合药物高通量筛选的需求,由此产生了一些新的技术。本文就最近几年膜片钳技术的新进展及其在药物高通量筛选中的应用进行了综述。     

膜片钳技术在动脉粥样硬化研究中的应用

膜片钳技术是一种先进的电生理技术,在生命科学研究中已得到了广泛的应用.最近几年已把它运用于研究动脉粥样硬化血管平滑肌细胞离子通道电生理特性的改变.研究发现血管平滑肌细胞的凋亡与K+通道活动增加有关,在动脉粥样硬化发生与发展过程中大电导型钙激活钾通道起着重要的功能作用.某些药物影响动脉粥样硬化血管平滑肌细胞离子通道而发挥作用.膜片钳技术给动脉粥样硬化发病机理研究带来了新的亮点.     

膜片钳技术在昆虫毒理学研究中的应用

膜片钳技术是现代电生理研究的基本方法 ,它以细胞膜上的离子通道为研究对象。离子通道是多种杀虫剂的作用靶 ,因此作为研究离子通道基本手段的膜片钳技术在药剂神经性作用机理研究中越来越受到重视。该文综述了膜片钳技术的基本原理及其在昆虫毒理学中应用的最新研究进展     

细胞电生理技术在昆虫抗药性研究中的应用

害虫几乎对所有化学农药及Bt等生物农药都产生了抗性。离子通道是多种杀虫剂的作用靶,因此作为研究离子通道基本手段的电压钳与膜片钳技术在害虫抗性检测与抗性机理研究中越来越受到重视。该文综述了细胞电生理技术在害虫抗性机理、杀虫剂作用机理以及药物筛选中的应用。     

基于扫描离子电导显微镜负反馈扫描控制技术的高分辨率膜片钳技术

细胞膜表面精细结构中的离子通道具有重要的生理功能。为了克服目前利用光学显微镜进行微电极定位的传统膜片钳技术分辨率的不足,本实验室将扫描离子电导显微镜技术(scanning ion conductance microscopy,SICM)与商用膜片钳技术相结合,构建了基于SICM负反馈扫描控制技术的高分辨率膜片钳技术。我们首先运用SICM负反馈技术控制纳米尺度玻璃微探针进行活体细胞表面的非接触扫描,获得细胞膜表面微结构的高分辨率成像,而后运用SICM负反馈控制技术操控该微探针在细胞膜表面非接触地移动并将其精确定位于扫描成像中感兴趣的膜表面纳米尺度微结构上方,最后利用该微探针作为膜片钳记录电极实现对此微结构的高分辨率电生理信号记录。为了检验该技术实现高分辨率离子通道记录的能力,分别在活体单层膜犬肾上皮(MDCK)细胞膜的微绒毛、细胞间的紧密连接等纳米尺度微结构上进行了细胞贴附式离子通道记录,结果显示MDCK细胞膜微绒毛的离子通道在钳制电压(pipette holding potential)为-100、-60、-40、0、+40、+60、+100mV条件下处于开放状态,而MDCK细胞间的紧密连接处在钳制电压为-100、-40、0、+40、+100mV条件下未检出有离子通道开放动作。结果提示,我们构建的高分辨率膜片钳技术实现了微探针的准确定位及特定纳米尺度微结构上的高分辨率膜片钳记录,为活体生物样品表面离子通道的空间分布及其功能研究提供了一种有效的工具。     

胰腺β细胞的离子通道和胰岛素分泌

1 .胰腺β细胞膜上几种重要的离子通道和动作电位β细胞内的离子通道特性和胰岛素分泌的机制研究是深入了解糖尿病的基础。 2 0世纪 70年代初 ,胰岛 (ｉｓｌｅｔ)电生理研究表明 ,葡萄糖刺激伴随着β细胞膜电势的变化 ,并推测其与胰岛素分泌相关[1] 。 2 0世纪 70年代末 ,Ｎｅｈｅｒ等[2 ] 发明了膜片钳记录技术 ,大大促进了包括β细胞在内的单细胞电生理的研究。1 .1　Ｋ 通道　　 2 0世纪 80年代前期 ,各种不同膜片钳构型的研究都表明 ,葡萄糖刺激下β细胞的膜电势变化源于膜上一种Ｋ 通道活性的改变 ,因其可直接被ＡＴＰ关闭而被命名为…     

招聘启事

植生所王永飞课题组招聘研究助理或博士后一名本课题组以拟南芥为材料,重点研究植物细胞质膜离子通道的活性调控机制及其在信号传递和细胞运动中的作用。我们将采用分子遗传和细胞生物学等手段,结合电生理/膜片钳技术展开研究。欢迎对植物细胞信号转导领域和电生理技术感兴趣的年轻学者加入我们的科研团队。具体要求:1.具有良好的分子生物学基础,能够独立承担课题和独立进行相关实验;     

膜片钳技术及其在神经科学研究中的应用

随着细胞电生理学的快速发展,膜片钳技术成为研究离子通道最重要的手段。它被广泛地应用于细胞生物学、分子生物学、病理学、药理学、医学等领域,其中,膜片钳技术在神经科学中的应用,是一场具有重大意义的变革。     

荧光膜片钳新技术的应用及进展

荧光膜片钳(patch-clamp fluorometry,PCF)是将离子通道蛋白局部的构象变化和门控紧密结合,实时记录同一膜片上离子通道的荧光和电流信号的创新型生物物理学技术,其特点是将经典的膜片钳和现代光学记录结合起来,实时同步完美呈现离子通道执行其功能时的蛋白质构象信息.与研究结构的X射线和冰冻电镜不同,荧光膜片钳提供离子通道处于真实细胞膜生理环境并执行功能的实时动态结构信息.随着新的光学技术、显微成像技术、图像分析技术等的进步,大大地扩展了荧光膜片钳技术的记录范围、分辨精度及敏感度,使研究者以前所未有的时空分辨率来实时观察和记录离子通道蛋白的结构变化.     

膜片钳阵列技术及其应用于药物筛选的研究进展

离子通道是一类重要的药物作用耙点。膜片钳技术是目前进行离子通道研究和影响离子通道药物研究的最好方法。但膜片钳技术通量低,成为应用该法进行药物筛选的最大障碍。膜片钳阵列技术是在普通膜片钳技术基础上发展起来的高通量技术,包括平面膜片钳阵列技术和微管自动化膜片钳技术,已经在药物筛选中得到应用。本文仅就这2种方法当前的研究进展及其在药物筛选中的应用做简单的介绍。     

银杏内酯B 诱导大鼠骨髓间充质细胞分化为神经元样细胞的电生理研究

目的:研究银杏内酯B(GB)诱导大鼠骨髓间充质细胞(MSCs)分化为神经元样细胞的电生理特性。方法:应用膜片钳技术,采用全细胞记录方式,对由GB诱导的大鼠MSCs进行诱导前后的电生理功能测定。结果:分化后的神经元样细胞较诱导前细胞的膜特性有了显著改变(P<0.05)。结论:大鼠MSCs经过GB诱导能够向功能性神经元方向分化。     

神经干细胞/前体细胞分化的功能学鉴定研究进展

神经干细胞／前体细胞分化是神经生物学研究的热点．以往对神经干细胞／前体细胞分化水平的鉴定主要依赖于形态学指标,而随着膜片钳技术的应用,神经干细胞／前体细胞分化过程中膜电特性的改变、离子通道活动等功能学指标越来越受到重视．综述了利用膜片钳技术研究神经干细胞／前体细胞功能分化的最新进展,并对存在的问题做出思考和展望．     

AmphotericinB在全细胞穿孔膜片钳技术中的应用研究

目的：为研究海德氏突触的电生理特性,建立用amphotericinB穿孔的膜片钳技术。方法：本文应用两性霉素B（amphotericinB）在小鼠脑干的calyx细胞上进行穿孔膜片钳技术的研究。结果：应用amphotericinB进行穿孔后,通道电流衰减现象显著变慢。AmphotericinB的最适浓度为400tc／ml。结论：本研究摸索出了一种稳定的穿孔膜片钳全细胞记录技术,可以更有效,更真实的反应神经元通道电流的电生理特性。为穿孔膜片钳技术在听觉信息传导和调控研究中的应用提供了基础资料。     

国产膜片钳仪研制成功

膜片钳(patch clamp)仪是从电压钳发展而来的新一代细胞电生理仪器。在直径约1μm的细胞膜片上,用膜片钳仪可以同时进行电压钳位和检测单个离子通道(ion channel)的电流(1 pA,10 kHz),这是迄今人们实现的最灵敏的仪器之一。1976年Neher & Sakmann首次实现单通道记录,Hamill等人(1981)对膜片钳的改进使之得以在世界推广,Sigworth(1983)和Rae & Levis(1984)对膜片钳仪的电子设计进行了深入的分析。从1988年起,我们根据Yale MK-V膜片钳仪电路图开始研制该仪器。     

昆虫离子通道及其抗药性研究进展

昆虫细胞膜离子通道是多种杀虫剂的作用靶标,通道功能特性的变异等与害虫抗药性密切相关.电压钳及膜片钳等电生理技术在离子通道功能研究中具有独特优势,在杀虫剂作用机理及害虫抗性机理研究中越来越受到重视.昆虫细胞膜离子通道主要包括配体门控通道和电压门控通道两大类.配体门控通道主要包括乙酰胆碱受体、GABA和谷氨酸受体通道等.电压门控通道主要有钠、钾和钙通道等,其中钠通道研究成果较多,与害虫抗性关系密切.由于钙离子的重要生理功能,随着研究深入,钙通道将成为研究重点.     

视网膜神经节细胞的电生理学研究进展

了解视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells,RGCs)的电生理学特性及其影响因素,有助于深入了解其正常状态下独特的生理功能,对于从细胞功能学角度阐明青光眼等视神经变性疾病的发病机制具有重要意义。本文就近年来随着膜片钳技术的应用,有关RGCs电压门控离子通道、配体门控离子通道,以及一些神经调质对这些通道的影响等方面的研究进展作一综述。     

昆虫中枢DUM神经元受体和离子通道电生理学研究进展

背侧不成对中间神经元(DUM)是一类位于多种昆虫腹神经索神经节背侧的神经元,能自发产生内源性超射动作电位。在DUM神经元细胞膜表达多种受体和离子通道,且电生理特性有别于哺乳动物中枢神经元膜上同种类型的受体和离子通道。目前已证实其细胞膜上表达K+通道、电压依赖的Na+通道、Ca2+敏感的Cl-通道、Ca2+通道、氯离子通道、乙酰胆碱受体、谷氨酸受体等多种离子通道和受体。近年来因膜片钳(patch-clamp)技术进展和对受体和离子通道研究的深入,该类神经细胞已用于杀虫剂选择性神经毒性研究和杀虫剂离体筛选。     

离子通道在免疫细胞和免疫应答反应中的功能研究进展

离子通道是一类介导各种无机离子通过疏水性细胞脂膜的膜蛋白,它们广泛分布在各种细胞和组织中,通过调节细胞内外的离子浓度参与细胞膜电位建立并在各种生理活动中行使功能,其结构和功能正常是维持生命过程的基础。分子克隆、蛋白结构解析和膜片钳等科学技术的快速发展推进了离子通道生物物理学研究,同时也极大地促进了离子通道与病理生理学之间关系的研究。免疫系统由免疫细胞、免疫组织和它们所分泌的免疫活性物质构成,在维护机体稳态,保护身体不受病毒、细菌和其它入侵者的干扰中发挥至关重要的作用。研究表明,离子通道在免疫细胞中大量表达并参与调节免疫反应,在免疫系统中发挥重要作用。本文综述了目前离子通道在免疫系统中的主要研究进展,包括离子通道在免疫细胞中的表达及其所参与的免疫细胞活性调节,离子通道介导离子流调控的淋巴细胞发育,以及离子通道在天然免疫应答和适应性免疫应答中的功能与作用机制。此外,本文还对目前相关研究中尚待回答的关键科学问题进行了分析与展望,以期为未来进一步探究离子通道在免疫系统中的功能提供参考。     

膜片钳技术及其在抗菌肽作用机制研究中的应用

抗菌肽是广泛存在于自然界生物体内的一类具有抗微生物、抗肿瘤等活性的多肽,有关抗菌肽作用机理的研究是近年来的热点之一。膜片钳技术自发明以来演化出适合不同研究需要的多种记录模式,并成为现代膜生物学和电生理学研究的重要手段。利用该技术对跨膜离子电流的记录分析,可以对细胞膜离子通道、膜选择性通透以及通道调节机制等方面进行深入的研究。本文介绍了抗菌肽的分类、组成及理化性质,阐述了膜片钳技术在抗菌肽对细菌细胞膜作用机制研究中的应用及最新研究进展。     

适于电生理学研究的新生大鼠中枢神经元培养

将分散的新生大鼠皮层神经元种在预先已培养了１０－１４ｄ的胶质细胞上,可使接种密度降至２．５×１０５／ｍｌ,同时细胞呈分散状生长,利于进行电生理学研究。采用膜片钳技术,在膜片钳放大器上记录了培养神经元的电生理特性,证明在未实验提供的培养条件下,神经元生长良好,保持了很好的生理功能。