Die University of Michigan verwendet unsere Axon-Instrumente, um NMDAR-Rezeptorblocker zu erforschen
UNTERNEHMEN/UNIVERSITÄT
University of Michigan
TEAM-MITGLIEDER
Kevin S. Jones
Nichelle Jackson
VERWENDETE PRODUKTE
Axon Instruments Patch-Clamp-Verstärker
MultiClamp 700B Mikroelektroden-Verstärker
Axon Digidata 1550B Low-Noise Data Acquisition System plus HumSilencer
pCLAMP 11 Software-Suite
Die Herausforderung
NMDAR-Ionenkanäle werden in Neuronen vorgefunden und sind häufig das Ziel von Forschungsarbeiten. Darüber hinaus, dass sie potenziell eine wichtige Rolle beim Lernen und dem Gedächtnis übernehmen, stellen sie bei der Forschung nach therapeutischen Ansätzen zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, Schizophrenie und Depression ebenfalls ein Zielmolekül dar. Dr. Kevin S. Jones und die Doktorandin Nichelle Jackson, von der University of Michigan, erforschen die Auswirkungen zweier NMDAR-Rezeptorblocker: Memantin und MK-801. Obwohl beide Wirkstoffe an dieselbe Region des Ionenkanals binden, bewirken die beiden Antagonisten sehr unterschiedliche Effekte. Während Memantin zur Behandlung der Symptome der Alzheimer-Krankheit eingesetzt wird, ist von MK-801 bekannt, dass es psychotische Effekte auslöst. Nichelles Hypothese ist, dass diese unterschiedlichen Effekte dadurch entstehen, wie diese beiden Wirkstoffe mit dem Ionenkanal interagieren.
Das Ziel von Nichelles Forschung ist, die Strukturelemente innerhalb der Poren des Kanals zu identifizieren, die für diese Unterschiede ursächlich sind. Sie wendet die zielgerichtete Mutagenese dazu an, Punktmutationen in den NDMAR-Ionenkanälen zu erzeugen, um die Strukturelemente innerhalb der Poren der Kanäle zu bestimmen, die für die unterschiedlichen Effekte von Memantin und MK-801 verantwortlich sind.
Die Gruppe verwendet humane embryonale Nierenzellen als heterologes Expressionssystem für die Messung, wie sich die Amplitude und die Wellenform des NMDAR-vermittelten elektrischen Stroms durch die Mutationen verändert, während die Wirkstoffe die Pore des Kanals blockieren. Zusätzlich dazu, dass die Gruppe eine extrem empfindliche Ausstattung benötigt, um die minimalen Veränderungen des elektrischen Stroms nachzuweisen, benötigt sie auch eine Möglichkeit, die Antagonisten mit hoher zeitlicher Präzision einzusetzen.
Die Lösung
Um die Daten zu erfassen, verwendet das Team einen MultiClamp™ 700B Microelectrode Amplifier zusammen mit einem Digidata 1550 Digitizer mit HumSilencer®-Technologie und der pCLAMP Electrophysiology Software. Zur Steuerung des Instruments, das die schnelle Flüssigkeitszufuhr gewährleistet, nutzt das Team die digitalen Ausgänge des Digitalisierers. Diese Vorgehensweise bietet eine präzise zeitliche Steuerung der Wirkstoffzufuhr und ermöglicht mithilfe der pCLAMP™ Software die Steuerung des gesamten Experiments.
pCLAMP 11 Software-Suite
Axon Digidata 1550B Low-Noise Data Acquisition System plus HumSilencer
MultiClamp 700B Mikroelektroden-Verstärker
Axon Instruments Patch-Clamp-Verstärker
Verwendete Produkte
Das Low Noise Data Acquisition System ermöglicht es dem Team, bei der Untersuchung zellulärer Netzwerke gleichzeitig mehrere Zellen ohne 50/60 Hz-Zeilenfrequenzrauschen aufzuzeichnen. Der MultiClamp™ 700B Microelectrode Amplifier ist ein vielseitiger, computergesteuerter Mikroelektrodenverstärker, der für die Aufzeichnung mit Patch-Voltage-Clamps oder High-Speed-Current-Clamps in derselben Elektrodenverbindungsbox konfiguriert ist. Mit den vielen automatisierten Funktionen und der effektiven Signalaufbereitung ist er für viele Anwendungen ideal, einschließlich Aufzeichnungen mittels High-Speed-Current-Clamps und Patch-Clamps, Voltammetrie / Amperometrie, ionenselektive Messungen und Doppelschicht-Aufzeichnungen.
Die Ergebnisse
Die technischen Aspekte der Integration des Flüssigkeitszufuhrmechanismus in den elektrophysiologischen Aufbau waren eine Herausforderung, und das Team bat Dr. Jeffrey Tang von Molecular Devices um Rat und Unterstützung. Die Forschung befindet sich noch in den Kinderschuhen, dennoch hat das Team bereits Aminosäurereste in der Pore des NMDAR identifiziert, die sich auf die pharmakologischen Eigenschaften der Antagonisten auswirken.