浙江大学基础医学创新研究院大型共享仪器介绍（二）：膜片钳电生理记录系统
平台介绍
浙江大学基础医学创新研究院于2019年正式成立，由浙江大学和杭州临平经济技术开发区合作共建，是我国首个由基础医学学科主导设立的以原创基础研究成果转化为目标的创新平台, 对标哈佛大学BLAVATNIK生物医药加速器，旨在解决我国医药创新从0到1的卡脖子问题。研究院依托浙江大学基础医学的学科优势及临平经济技术开发区生物医药的产业定位，推进以诊断检测、创新医药以及医疗器械等重点方向的项目孵化和成果转化。研究院大型仪器共享平台拥有高通量实时荧光检测分析系统、全自动加样工作站、手动膜片钳、台式高速冷冻离心机等大型仪器，可对外提供共享使用服务，为生物医药及其他相关学科的高水平科学研究及创新成果的获得提供强有力的技术支撑。
二、仪器介绍
仪器名称：
仪器特点：
膜片钳技术是通过玻璃微电极与细胞膜之间形成紧密封接，采用电压钳或电流钳模式对各种阴、阳离子的跨膜电活动进行记录，该技术获得1991年诺贝尔生理学或医学奖。
研究院膜片钳电生理记录系统包括HEKA EPC10放大器、PATCHMASTER记录分析软件、Olympus IX73 荧光倒置显微镜、ALA 多通道给药系统等设备，以及Sutter P-1000微电极拉制仪、Narishige MF830抛光仪、Advanced渗透压仪、Nano2000显微注射仪、Leica 1200 振动切片机等配套仪器。
该系统可以高分辨率、低噪声记录几乎任何跨膜离子流动，检测真核细胞、爪蟾卵母细胞、细菌、脂质体等多种体系中的离子通道、受体、转运体、离子泵等介导的电压敏感、机械敏感、药物敏感的离子电流，以及膜电位、膜电容等电生理参数。
技术规格：
集成LIH 8+8数据采集接口，低噪声性能 (高增益范围内31 fA @ 1 kHz)。
三种反馈电阻，100 kHz 带宽，电容自动补偿，液接电位自动校正。
控温范围：0 - 65°C。
三色LED荧光：UV、Blue、Red。
8通道压力快速给药系统。
图1 膜片钳记录方式及其应用。A. 通过全细胞和单通道记录方式，测量动作电位、全细胞电流、单通道电流等参数。B. 实现心肌、神经元、脑片、细菌、爪蟾卵母细胞、人工脂质体等体系中的离子电流、膜电位，以及膜电容检测。
仪器用途：
电压钳模式：可记录亚pA级单通道电流、低噪声全细胞电流。
电流钳模式：可记录动作电位等细胞膜电位。
脑片以及整体动物的诱发场电位记录、LTP/LTD 记录。
离子通道、受体、转运体、离子泵等介导的钠、钾、钙、氯、氢等各种阴、阳离子电流检测，及其相关药物筛选。
通过测量细胞膜电容的微小变化，检测细胞胞吞/胞吐或突触递质释放过程。
通过整合成像系统，实现离子电流、动作电位以及钙成像的实时同步检测。
经典案例
人iPSC衍生心肌细胞药物毒性的hERG通道电生理检测
随着药物开发成本的不断提高，人们对早期药物发现过程中筛选技术的有效性和安全性创新提出了更高要求。FDA支持的综合性体外促心律失常检验项目（CiPA），通过化合物的心脏毒性检测，以确保药物安全性，避免药物因阻断hERG等通道导致长Q-T综合征或尖端扭转综合征等疾病的潜在风险。人iPSC衍生的心肌细胞是CiPA项目中用于评估心脏功能和安全性复合效应的重要体外模型系统。通过膜片钳电生理记录hERG通道的钾离子电流，以及心肌细胞的动作电位，可以实现化合物心脏毒性早期检测的精确评估。
实验结果：
图2 化合物E4031的心脏毒性。A. 细胞外向电流的净流量下降会引起心室动作电位复极化的减慢，同时在心电图上可以观察到因心室复极延迟导致的QT间期延长, 导致长QT综合征（LQTS）。这种变化的发生与hERG通道钾电流（IKr）的减少密切相关，比如IKr被药物阻断。 B. 全细胞电压钳记录显示化合物E4031 可以阻断心肌细胞IKr。C. 全细胞电流钳记录显示化合物E4031 可以延迟心肌细胞动作电位复极化。D. 全细胞记录显示，0.5 Hz 起搏刺激下，100 nM E4031可以诱发心肌细胞动作电位早期后去极化（EAD）。E. EAD峰值电压与EAD触发电位的数据拟合图。图中小图显示具有不同触发电位和峰值电压的代表性EAD。
四、联系我们
仪器地址：杭州市临平区临平大道502号茧SPACE三楼
联系方式：
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