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Die York University nutzt Axon Patch-Clamp Instrumente, um die Rolle von Pannexin-Kanälen bei der Epilepsie zu erforschen

York University

Georg Zoidl

Paige Whyte-Fagundes

MultiClamp 700B Mikroelektrodenverstärker

Axon Digidata 1550B Low-Noise Data Datenerfassungssystem plus HumSilencer

pCLAMP 11 Software-Suite

Die Herausforderung

Das Zoidl-Labor an der York University in Kanada erforscht die Rolle von Pannexin-Kanälen im Nervensystem sowohl im physiologischen als auch im pathologischen Zusammenhang. Als Modellorganismus nutzt das Labor primär die Larven von Zebrabärblingen für seine Forschung.

Der Schwerpunkt liegt darauf, einen in der Literatur diskutierten Konflikt über die Rolle von Pannexin-1 (Panx1) bei Krampfanfällen beizulegen, der bereits über das ganze letzte Jahrzehnt hinweg schwelt.

Indem das Zoidl-Labor die Vorteile der Gen-Editierung nutzte, veränderte das Team die panx1-Gene so, dass Loss-of-function-Mutationen erzeugt wurden, und etablierte ein Epilepsiemodell mit Zebrabärblingen, um die Frage zu beantworten, ob Panx1-Kanäle bei Krampfanfällen eine besondere Rolle spielen. Mit Werkzeugen der Elektrophysiologie zeichneten sie in ausgewählten neuronalen Netzwerken von 6 bis 7 Tage alten Zebrabärblingslarven in vivo lokale Feldpotentiale auf.

Das Team erhält den neuronalen Schaltkreis während der Aufzeichnungen aufrecht und paart die elektrophysiologischen Daten mit den Ergebnissen von Verhaltensphänotypisierungs-Experimenten, wodurch sie neue Einsichten über die Rolle von Panx1 in der Epilepsie gewinnen können. Wie viele andere Elektrophysiologen müssen auch sie sich mit der Herausforderung auseinandersetzen, mit der sie durch die Interferenz konfrontiert sind, die Zeilenfrequenzrauschen in ihrem Elektrophysiologie-Teststand verursacht.

Axon-2

Die Lösung

Die Axon Digidata 1550A/B HumSilencer-Funktion ermöglicht es dem Team, das 50/60Hz-Zeilenfrequenzrauschen zu beseitigen und das biologische Signal deutlich erkennbar zu machen. Die integrierte, anpassungsfähige HumSilencer-Funktion kann sich mit der Zeit an sich veränderndes Zeilenfrequenzrauschen anpassen. Unter speziellen Umständen kann das anpassungsfähige Erlernen des Rauschens inaktiviert werden, so dass die Rauschmuster während des gesamten Aufzeichnungsverlaufs gespeichert werden können. Das gespeicherte Rauschmuster kann vor oder nach dem Ende jeder Aufzeichnung wieder gelöscht werden.

„Unser Teststand ist so ausgestattet, dass wir Feldaufzeichnungen von 6 bis 7 Tage alten Zebrabärblingslarven in vivo messen können. Wir hatten damit großen Erfolg und es steht außer Frage, dass die Empfindlichkeit der Axon-Ausrüstung entscheidend dazu beiträgt, dass wir die Erforschung der Schaltkreise unserer neuartigen, genetisch modifizierten Zebrabärblingslinien weiter verfolgen können.“

Die Ergebnisse

Die Senior-Ph.D.-Studentin Paige Whyte-Fagundes hat bei der Etablierung des elektrophysiologischen Aufbaus zur Aufzeichnung der Zebrabärblinge in vivo und der Steuerung des Projekts zur Erforschung von Panx1 in der Epilepsie wesentliche Arbeit geleistet.

Die Mitglieder des Teams beabsichtigen, den aktuellen elektrophysiologischen Aufbau zur Erforschung physiologischer Veränderungen in den neuronalen Kreisläufen der Pannexin-Kanäle über eine Reihe genetisch modifizierter Zebrabärblingslinien hinweg zu nutzen. Bisher waren sie in der Lage, in panx1-Knock-out-Fischen grundlegende Fragestellungen zu den Hirnrhythmen zu adressieren, die mit der visuellen Verarbeitung von Lichtreizen assoziiert sind. Sie haben mithilfe ihres Krampfanfall-Modells außerdem die neuroprotektiven Eigenschaften von Panx1 bestimmt und einen Weg entdeckt, einen von der FDA zugelassenen Wirkstoff zur Verringerung der Krampfanfallaktivität in Zebrabärblingen umzuwidmen.

In einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung berichten sie über die Beziehung zwischen dem panx1a-Knock-out in Zebrabärblingen und einem veränderten visuomotorischen Verhalten sowie veränderter dopaminerger Signalgebung. Diese Forschung kombinierte die RNA-Seq-Analyse, Real-Time-PCR, visuell-motorische Verhaltensanalysen und die In-vivo-Elektrophysiologie.

Visuomotor deficiency in panx1a knockout zebrafish is linked to dopaminergic signaling

In ihrem Profil bei ResearchGate können Sie mehr über das Georg-Zoidl-Labor erfahren