Warenkorb

IonWorks Quattro automatisiertes Patch-Clamp-System

Für gezielte Screenings, Hit-Bestätigung, Sicherheitsprofil-Erstellung und Pharmakologie

Durch seinen hohen Durchsatz und seine geringen Betriebskosten eignet sich das IonWorks® Quattro System gut für das primäre Screening zugeschnittener Bibliotheken, das Verbindungs-Profiling und Sicherheitsbewertungs-Assays.

* Das IonWorks Quattro System ist nur als generalüberholtes System erhältlich. Mehr Informationen >

Automatisierte Patch-Clamp-Systeme ermöglichen einen deutlich höheren Durchsatz als konventionelles Patch-Clamping, doch es muss unbedingt noch der Durchsatz von Ersatz-Assays erzielt werden, während gleichzeitig die Assaykosten pro Verbindung reduziert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, hat Molecular Devices das IonWorks Quattro System mit Population Patch Clamp™ (PPC) Technologie entwickelt.

Die PPC-Technologie sorgt für eine bessere Datenqualität sowie Stabilität und Einheitlichkeit, die für robuste Einzelpunkt-Screenings und pharmakologische Assays für Ionenkanal-Targets erforderlich sind. In mit dem IonWorks Quattro System durchgeführten Experimenten ist die Variabilität von Well zu Well so einheitlich, dass robuste Z'-Faktoren erhalten werden, die wiederum den auf dem FLIPR® System Z'-Faktoren ähneln.

Population Patch Clamp (PPC)

Der Durchsatz des IonWorks Quattro Systems ist ideal für die Erstellung umfassender pharmakologischer Bestimmungen Dutzender Verbindungen in einem einzigen Experiment. Mit Verbindungsplatten mit 96 oder 384 Wells kann eine breite Palette von Dosis-Wirkung-Experimenten erstellt werden, darunter eine beliebige Anzahl von Titrationen von 3–12 Konzentrationen mit oder ohne Replikate. Die obige Abbildung zeigt die engere Datenverteilung aus einem KV1,3-Pharmakologie-Experiment mit dem IonWorks Quattro System. Jeder Datenpunkt besteht aus 4 Replikaten pro Konzentration.

  • Parallele Datenerfassung auf einer PatchPlate mit 384 Wells unter Verwendung 48 getrennter Verstärker in Kombination mit einem Pipettierer mit 12 oder 48 Kanälen für einen Durchsatz von über 2.300 Datenpunkten pro Tag
  • Automatisierte Experimentendurchführungen ermöglichen das Sammeln von 384 Datenpunkten ohne ein Eingreifen des Benutzers
  • IonWorks PatchPlate Verbrauchsmaterial bietet einen direkten Elektrophysiologie-Assay mit den niedrigsten Datenpunktkosten pro Well an
  • Population Patch Clamp™ (PPC) (zum Patent angemeldet) ist eine Technologie, die es ermöglicht, die Variabilität von Well zu Well zu reduzieren und so einheitliche, qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erhalten
  • Unterstützt Einloch (SH)-Aufzeichnungen zum Erhalt von Daten aus Einzelzellen während der Ionenkanal-Assay-Optimierung und für die klonale Selektion bei der Erstellung von Zelllinien
  • Schnellanalyse für Ionenströme für eine leichtere Integration in Ihren Datenanalyse-Arbeitsablauf
  • Waschstation für feste Pipettiererspitzen zur Verhinderung einer Verschleppung von Verbindungen

 

Kompatibilität mit dem Original-Verbrauchsmaterial von PatchPlate

Das IonWorks Quattro System ist sowohl mit dem Original-Einloch-Verbrauchsmaterial von PatchPlate als auch mit dem PatchPlate™ PPC Verbrauchsmaterial kompatibel. Für das IonWorks Quattro System wurde ein neuer Verstärker entworfen, mit dem der Benutzer zwischen zwei PatchPlate-Typen umschalten kann. Der Benutzer wählt bei der Konfiguration des Experimentenprotokolls vor Beginn des Experiments einfach in der Software den PatchPlate-Typ aus.

 

Vervierfachter Durchsatz mit IonWorks HT
Die Populations-Patch-Clamp-Technologie ermöglicht eine Vervierfachung des mit dem IonWorks HT System erzielten Durchsatzes. Es ist bereits jetzt das automatisierte Elektrophysiologiesystem mit dem höchsten Durchsatz auf dem Markt. Das IonWorks Quattro System kann über 2.300 Datenpunkte in 6 Betriebsstunden produzieren.

Reduktion der Kosten pro Datenpunkt
Durch den erhöhten Durchsatz des IonWorks Quattro Systems werden die Kosten pro getesteter Verbindung mit einer Einsparung von über 50 % gegenüber dem IonWorks HT System deutlich reduziert.

Biologische Variabilität (d. h. Zellgesundheit, Zellgröße und Kanalexpressionsniveau) ist der größte beitragende Faktor für verringerte Erfolgsraten in planaren Patch-Clamp-Systemen. Als Ausgleich sollte das IonWorks® HT System ursprünglich die Wahrscheinlichkeit erhöhen, zumindest eine erfolgreiche Aufzeichnung für jede Verbindung zu erhalten, indem es Verbindungen vervierfacht untersucht. Bei einer Zelllinie mit einer Erfolgsquote von 70 % beträgt die Wahrscheinlichkeit, für jede Verbindung zumindest eine Messung zu erhalten, 99,2 %; dabei wird jedoch ein niedrigerer Durchsatz erzielt. Durch die Abschaffung der Vierfachung kann der Durchsatz im IonWorks HT System sofortige vier Mal höher werden. Um dieses Ziel zu erreichen, hat Molecular Devices die Population Patch Clamp™ (PPC) Technologie1,2 entwickelt, einen revolutionären Ansatz, der Durchschnitts-Ionenströme aus einer Population von bis zu 64 Zellen, die einen rekombinanten spannungsabhängigen Ionenkanal exprimieren, aufzeichnet. Die Zellen werden auf ein PatchPlate™ PPC Substrat mit 384 Wells aufgebracht, in dem jedes Well 64 Aufzeichnungsstellen enthält, wie unten in den 5 der 64 Löcher zu sehen.

384-Well Patchplate PPC

Einheitlichkeit und Datenqualität: PPC sorgt für bessere Einheitlichkeit und Datenqualität, weil Ionenströme von einer Zellpopulation aus gemessen werden. Der bei Experimenten mit dem IonWorks® Quattro System gemessene Durchschnittsstrom ist von Well zu Well sehr einheitlich. Die mit dem IonWorks Quattro System gemessenen Ströme haben deutlich verringerte Variationskoeffizienten. Der prozentuelle Variationskoeffizient CV für Kv1,3-Ströme beträgt für die Systeme IonWorks Quattro und IonWorks HT 8 % bzw. 34 %; für Nav1,5-Ströme sind es 18 % bzw. 44 % und für hERG-Ströme 28 % bzw. 50 %. Unten sind Rohdatenkurven von PPC-Aufzeichnungen zu sehen.

Rohdatenkurven von PPC-Aufzeichnungen

Die Erfolgsquoten sind so hoch (über 95 %), dass es überflüssig ist, Testverbindungen redundant auf vier Wells anzuwenden, womit sich der Durchsatz gegenüber der ersten Generation des IonWorks HT-Systems sofort vervierfacht.

Spannungsgesteuerte Ionenkanäle
Mit den IonWorks-Systemen wurden viele spannungsabhängige Ionenkanäle (VGIC) wie etwa die Kanäle für Na+, K+, Cl- und Ca2+ gemessen. Die VGIC-Targets, die mit den Systemen IonWorks HT und Quattro gemessen wurden, können auch mit dem IonWorks® Barracuda Plus System gemessen werden.

Screening zugeschnittener Bibliotheken
Die Einführung des Population Patch Clamp (PPC) Verfahrens ermöglichte das Screening großer zugeschnittener Bibliotheken mit Zehntausenden bis Hunderttausenden von Verbindungen gegenüber Ionenkanal-Targets. Beispiele dieser Screenings finden sich in wissenschaftlichen Publikationen.

Klonale Selektion
Die Instrumentenfamilie von IonWorks® hat sich als ausgezeichnete Methode zur Identifikation und Optimierung von Zelllinien zur Verwendung mit IonWorks-Systemen und anderen Elektrophysiologie-Assays erwiesen.

Identifikation von Spuren
Ionenkanal-Targets werden bei vielen Erkrankungen impliziert. Sobald Forscher herausfinden, dass ein bestimmter Ionenkanal an einer bestimmten Erkrankung beteiligt ist, kann ein Screening-Assay entwickelt werden, für den viele Verbindungen gescreent werden, um „Treffer“ oder „Leitstrukturen" zu identifizieren, die letztendlich zu Wirkstoffkandidaten werden können.

Optimierung von Spuren
Nach der Identifizierung der „Treffer“ oder „Spuren“ optimieren die Forscher im Bereich der Wirkstoffforschung deren chemische Struktur, um die bestmöglichen Wirkstoffkandidaten zu finden: die Verbindungen, die mit der größten Wahrscheinlichkeit die gewünschte Wirkung auf die Ionenkanäle und gleichzeitig die wenigsten möglichen Nebenwirkungen haben.

Sicherheitsbewertungen
Einen entscheidenden Teil der Leitstrukturoptimierung stellen frühe Sicherheitsbewertungen wie hERG-Tests da, bei denen alle Verbindungen, die möglicherweise die Sicherheit beeinträchtigen könnten, so früh wie möglich eliminiert werden. So können die Forscher ihre Ressourcen auf die vielversprechendsten Wirkstoffkandidaten konzentrieren, um den Wirkstoffforschungs-Prozess zu optimieren. Unter anderem wurden Sicherheitsbewertungs-Assays für die hERG-, HCN-, KCNQ- und Nav 1,5-Kanäle veröffentlicht.

Die Software ist im Hinblick auf die Screeningumgebung entwickelt. Protokolle werden so ausgeführt, dass während eines Experimentendurchlaufs kein Eingreifen des Benutzers erforderlich ist. Zu Beginn jedes Durchlaufs fügt der Benutzer einfach PatchPlate™ Verbrauchsmaterial und Zellen hinzu. Die Software führt das Experimentenprotokoll und die Reinigungsverfahren aus, um den nächsten Durchlauf vorzubereiten. Sie kann auch im iterativen Modus laufen, bei dem das Spannungsprotokoll während der Assay-Entwicklung geändert werden kann. Die Software steuert den Pipettierer und die Elektronikkopf-Waschstationen, um während des Waschens des Pipettiererkopfes anpassbare Waschmengen oder die Verwendung von zwei Lösungen zuzulassen.