Ionworks Quattro全自动膜片钳系统

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美谷分子膜片钳, IonWorks Quattro 自动膜片钳系统适用于定向筛选、活性样品的发现、安全性评价和药理学研究 IonWork......

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技术特点

【技术特点】-- Ionworks Quattro全自动膜片钳系统

IonWorks Quattro 自动膜片钳系统

适用于定向筛选、活性样品的发现、安全性评价和药理学研究

IonWorks® Quattro 系统的高通量和低运行成本使其非常适合于化合物库的初步筛选、化合物特性分析和安全评估检测。

概览

全自动膜片钳系统可提供远高于传统膜片钳的通量，但目前仍迫切需要在达到可媲美替代检测方法的通量的同时降低每个化合物的检测成本。为此， Molecular Devices 开发了采用 Population Patch Clamp™ (PPC) 技术的 IonWorks Quattro 系统。

PPC 技术可提供高数据质量，并满足离子通道靶点单点筛选和药理效应检测所需的稳定性和一致性。IonWorks Quattro 系统试验中所表现的孔间差异性非常小，数据一致性高，由此得到高强劲的 Z' 因子值，并且与 FLIPR® 系统获得的 Z' 因子数值相一致。

Population Patch Clamp™ (PPC)

IonWorks Quattro 系统的高通量特点非常适合于在单次试验中为数十种化合物检测综合性的药理学效应结果。可使用 96 或 384 孔化合物微孔板设计各种剂量反应试验，包括 3-12 浓度梯度（有或无副本的任意次数重复）。上图说明使用 IonWorks Quattro 系统进行的 KV1.3 药理学量效反应检测结果的高一致性数据分布。每个数据点均包括每个浓度的 4 次重复。

通过 384 孔 PatchPlate 使用 48 个离散放大器的并行数据采集结合 12 或 48 通道移液器头可实现每天超过 2,300 个数据点的通量
系统可在无看护模式下自动运行实验并完成384 个数据点的采集。
IonWorks PatchPlate 耗材以zei低的每孔数据点成本提供直接的电生理学检测
Population Patch Clamp™ (PPC)（zl申请中）是一项电生理记录创新技术，可减少孔间差异性，并提供一致性好的高质量结果。
系统支持单孔 (SH) 记录，可获得单个细胞上离子通道数据结果，适用于离子通道研究方法开发阶段，同时还广泛应用于细胞系构建研究中的细胞功能性筛选。
对离子通道电流结果的快速分析，便于使用者整合到完整研发流程中进行整体的数据分析。
清洗槽用于移液加样头的清洗，消除化合物转移过程中的潜在污染风险。

与原始 PatchPlate 耗材的兼容性

IonWorks Quattro 系统与上一代的单孔 PatchPlate 和 PatchPlate™ PPC 耗材兼容。IonWorks Quattro 系统采用新型的放大器，方便用户在两种 PatchPlate 之间切换。每次试验开始之前，用户只需在软件中设置试验方案时选择 PatchPlate 的类型即可。

通量增加超出 IonWorks HT 四倍
Population Patch Clamp 技术使通量增加超出 IonWorks HT 系统四倍，而后者已经是市场上zei高通量的全自动电生理学系统。IonWorks Quattro 系统能够在 6 小时内生成 2,300 多个数据点。

降低每个数据点成本
由于 IonWorks Quattro 系统通量增加，相对于 IonWorks HT 系统，每个所测化合物成本显著降低 50% 以上。

技术

生物变异性（即细胞健康、细胞大小和通道表达水平）是降低平面膜片钳系统成功率的主要因素。因此， IonWorks® HT 系统zei初旨在通过一式四份检测化合物增加每种化合物至少获得一个成功记录的可能性。这样，按 70% 成功率使用一个细胞系的每种化合物获得至少一个记录的可能性为 99.2%；但通量太低。在 IonWorks HT 系统中通过取消一式四份可立即实现通量四倍增加。为实现这一目标， Molecular Devices 开发了 Population Patch Clamp™ (PPC) 技术1,2，这是一项革命性技术，可记录多达 64 个表达重组电压门控离子通道的细胞的平均离子电流。细胞被分配到 384 孔 PatchPlate™ PPC 基板中，其中每个孔含有 64 个记录位，如下图显示 64 个孔中的 5 个孔。

384-孔 Patchplate PPC

一致性和数据质量：PPC 具有更好的数据一致性和数据质量，因为离子电流是从细胞群测量的。IonWorks® Quattro 系统试验所测得的平均电流在前后孔之间高度一致。IonWorks Quattro 系统上测定的电流使变异数值的系数显著减小。对于 IonWorks Quattro 和 IonWorks HT 系统， Kv1.3 电流的 %CV 分别是 8% 与 34%；对于 Nav1.5 电流，分别是 18% 与 44%；而对于 hERG 电流，分别是 28% 与 50%。来自于 PPC 记录的原始数据如下所示。

PPC 记录原始数据追踪

成功率很高（超过 95%），不需要将测试化合物应用到 4 个孔，从而立即使通量增加超出第一代 IonWorks HT 系统四倍。

应用

电压门控离子通道
许多电压门控通道 (VGIC)（包括 Na+、K+、Cl- 和 Ca2+ 通道）可在 IonWorks 系统上测量。在 IonWorks HT 和 Quattro 系统上测量的相同 VGIC 靶点也可在 IonWorks® Barracuda Plus 系统上测量。

定向库筛查
Population Patch Clamp (PPC) 技术的使用允许在成千上万针对离子通道靶标的化合物中筛选大型定向库。这类筛查的实例可在同行评审的出版物中找到。

细胞系克隆筛选
事实证明， IonWorks® 系列仪器是识别和优化用于 IonWorks 系统及其他电生理学检测的细胞系的极佳途径。

先导物鉴别
离子通道靶点与许多疾病相关。研究人员一旦确定某一特定离子通道与某一特定疾病状态相关，就可针对众多化合物确立筛查检测，以识别zei终可变成候选药物的“活性样品”或“先导化合物”。

先导物优化
在识别“活性样品”或“先导物”之后，药物开发研究人员将优化他们的化学结构，以获得zei佳候选药物——这些化合物zei有可能对拥有zei少副作用的离子通道产生预期效果。

安全性评估
先导物优化的关键部分包括早期安全评估（如 hERG 测试），以尽早消除任何具有潜在安全问题的化合物。这使研究人员将他们的资源集中在zei有希望的候选药物上，以简化药物开发流程。安全评估检测（包括 hERG、HCN、KCNQ 和 Nav 1.5 通道）已发表。

软件

软件设计与筛查环境紧密相关。在运行试验方案的测试期间，不需要用户干预。用户只需在每次运行的开始添加 PatchPlate™ 耗材和细胞即可。软件执行实验方案和清洗程序，为下一次运行做好准备。它也可以在迭代模式下运行，在此期间，电压施加方案可以在检测开发期间发生变化。该软件控制吸管和电子头清洗台，以便在吸管头清洗期间调节清洗量或使用两种溶液。

全自动膜片钳Ionworks Quattro

以电压门控的离子通道为靶点的药物开发占据着药物开发市场一大部分，而这一部分至今尚处在未开发状态。直到现在，研究电压门控的离子通道的方法仍然局限于传统的手动膜片钳技术和一些间接、但高通量的方法。间接的方法中常用的如利用放射性物资标记配体、离子流动，或采用对细胞膜电位和细胞内钙浓度敏感的荧光指示剂来测定药物的效应等等。尽管这些方法的通量很高，但它们无法控制细胞膜电位，无法将离子通道控制在某一特定的构象状态，因此使用间接方法进行药物筛选所获得的生物相关的信息量也无法同传统的手动膜片钳技术相比较。
但是传统手动膜片钳的通量非常低，通量成了它在药物筛选中流程中无法突破的瓶颈。为解决这一问题，Molecular Devices 在2005年推出了全自动膜片钳Ionworks Quattro，其可直接检测离子通道的活动，在通量上又远远高于传统的手动膜片钳，因此全自动膜片钳Ionworks Quattro成为了药物筛选的完美工具，用于阳性特征化合物的二级筛选、直接筛选化合物库、药物的安全性可药理学评价等。

POPULATION PATCH CLAMP 技术

全自动膜片钳Ionworks Quattro采用新的Population Patch Clamp(PPC)技术，记录板的每一个孔内含多个记录位点。记录的电流是每个记录孔内所有被记录细胞电流的平均值。使用PPC技术，孔与孔之间的变异被显著降低，实验的成功率也接近于完美（> 95%）。多次实验得到的IC50值之间的一致性非常好，Z值很高。Ionworks HT是全自动膜片钳Ionworks Quattro前一代产品，在市场上是已被认可的高通量电生理学系统，相对于Ionworks HT，在通量上又提高4倍，使每个数据点的成本进一步降低50% 以上。具有PPC技术的系统是Molecular Devices公司推出的，以离子通道为靶点的药物筛选的又一个革命性和创新性工具。

显著降低每个数据点的成本

全自动膜片钳Ionworks Quattro对以离子通道为靶点的药物可以进行直接的高通量筛选。以往使用的间接的筛选方法，每个数据点的成本大约为15¢。但是间接的筛选方法产生高比例的假阳性或假阴性结果，因此它的实际成本要高得多。与此相反全自动膜片钳Ionworks Quattro提供出高质量的电生理数据，较低的假阴性结果，而每个数据的成本仅比间接筛选方法稍高一点（75¢/数据点）。每年全自动膜片钳Ionworks Quattro可以获得400000以上的数据点。

全自动膜片钳Ionworks Quattro实验设置和操作简单

全自动膜片钳Ionworks Quattro的设置和操作非常简单，日常的操作和维护不需要经过专业培训的电生理学家进行。软件系统非常友好，通过易学、灵活的计算机图像界面，用户可方便地设置实验方案、控制系统和分析数据。