Ionenkanäle

Was sind Ionenkanäle?

Ionenkanäle sind Poren in der Zellmembran, die den Durchgang von Ionen durch die undurchlässige Lipidzellmembran ermöglichen. Der Fluss von Calcium, Kalium und Natrium ist für viele zelluläre Prozesse, wie die Muskelkontraktion im Herzen, die Insulinausschüttung in der Bauchspeicheldrüse, die Übertragung von Impulsen im Nervensystem (z. B. Schmerz) und die Aktivierung von T-Zellen, sehr wichtig. Im Gegensatz zu GPCRs (G-Protein-gekoppelte Rezeptoren) ermöglichen Ionenkanäle einen passiven Ionenfluss in Richtung des Gleichgewichts. Der Fluss ist vom Unterschied der Ionenkonzentration außerhalb und innerhalb der Membran und dem Membranpotenzial (d. h. dem Unterschied zwischen dem inneren und dem äußeren elektrischen Potenzial) abhängig.

Hochdurchsatz-Screening von Ionenkanälen in der Wirkstoffforschung

Mutationen in Ionenkanal-Genen können den Ionen-Fluss verändern und das elektrochemische Gleichgewicht stören. Anomalien in Ionenkanälen werden mit verschiedenen Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Epilepsie, Ataxie, Diabetes mellitus, Herzrhythmusstörungen und Krebs. Aus diesem Grund haben Ionenkanäle in der Wirkstoffforschung zunehmend an Bedeutung gewonnen.

Mit mehr als 400 im menschlichen Genom identifizierten Proteinfamilien stellen Ionenkanäle nach den GPCRs die zweitgrößte Klasse von Membranproteinen dar.

Lösungen für das Wirkstoff-Screening können uns dabei unterstützen, durch Wirkstoffe verursachte Änderungen der Ionenkonzentration und die Permeabilität von Ionenkanälen zu verfolgen. Noch wichtiger ist, dass die Überwachung der Ionenkanalaktivität zur Bewertung der Zytotoxizität von Wirkstoffen notwendig ist, da Off-Target-Effekte von Wirkstoffen auf die Ionenkanäle eine kardiale Toxizität bewirken können. Tatsächlich musste eine Reihe der von der FDA bereits zugelassenen Wirkstoffe aus diesem Grund vom Markt genommen werden.

Membranpotenzial

Traditionell ist das Patch-Clamp-Verfahren – das als Goldstandard betrachtet wird – die Methode der Wahl zur Messung von Veränderungen des Membranpotenzials. Diese Methode ist zwar am aussagekräftigsten, aber auch sehr arbeitsintensiv und zeitaufwändig. Sie bietet keine Lösung für das Hochdurchsatz-Wirkstoffscreening von Ionenkanälen.

Molecular Devices hat den FLIPR® Membrane Potential Assay Kit entwickelt, um einen schnellen, einfachen und zuverlässigen Fluoreszenz-Assay zur Detektion von Veränderungen des Membranpotenzials zur Verfügung zu stellen. Dieser Assay bietet eine Aussagekraft, die dem des Patch-Clamp-Verfahrens sehr nahe kommt. In Kombination mit dem FLIPR System bietet er ein sehr gutes System zum Hochdurhsatz-Screening auf Wirkstoffe, die Ionenkanäle zum Ziel haben.

Kaliumkanäle

Kaliumkanäle stellen die größte und vielfältigste Gruppe der Ionenkanäle dar und werden in nahezu allen Zelltypen exprimiert. Kaliumkanäle sind für eine Vielfalt von zellulären Funktionen verantwortlich, einschließlich der Aufrechterhaltung und Regulation des Membranpotenzials und der Freisetzung von Salzen, Hormonen und Neurotransmittern. Daher ist es nicht überraschend, dass Funktionsstörungen in Kaliumkanälen mit vielen humanen Erkrankungen assoziiert sind und dass Off-Target-Effekte von Wirkstoffen gegen Kaliumkanäle mit kardialer Toxizität in Verbindung gebracht wurden.

Der FLIPR® Kalium-Assay-Kit misst die funktionelle Aktivität von ligandengesteuerten und spannungsabhängigen Kaliumkanälen auf einem FLIPR System. Dieser Reagenzien-Kit bietet einen homogenen, schnellen, einfachen und zuverlässigen fluoreszenzbasierten Hochdurchsatz-Assay zur Bestimmung der Aktivität von Kaliumkanälen.

Lösungen zur Identifizierung früher Anhaltspunkte für die Wirksamkeit gegen Ionenkanal-Targets

Wir bieten eine Vielfalt von Assay- und Instrumentenlösungen zur Unterstützung von Funktionsstudien mit Ionenkanälen, darunter Assay-Kits, zelluläre Screening- und Imaging-Systeme und Mikroplatten-Reader. Nachfolgend werden die wichtigsten Application Notes für Membranpotenzial- und Kaliumkanal-Assays vorgestellt:

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