パッチクランプ電気生理学

有名なアクソンガイドの本拠地:
電気生理学・生物物理学実験テクニックの手引き

パッチクランプ電気生理学

パッチクランプ法は、イオンチャネルの挙動を理解するための汎用性の高い電気生理学的ツールである。あらゆるセルがイオンチャネルを発現していますが、パッチクランプ法で研究する最も一般的な細胞は、ニューロン、筋繊維、心筋細胞、単一イオンチャネルを過剰発現している卵母細胞などです。

単一イオンチャネルのコンダクタンスを評価するには、微小電極が細胞膜と高抵抗のシールを形成し、目的のイオンチャネルを封じ込めた細胞膜のパッチを取り除きます。あるいは、微小電極が細胞膜にシールされている間に、この小さなパッチを破裂させ、電極が細胞全体に電気的にアクセスできるようにすることもできる。次に電圧を印加してボルテージクランプを形成し、膜電流を測定する。電流クランプは、膜電位と呼ばれる膜電圧の変化を測定 するためにも使用できる。細胞膜内の電圧や電流の変化は、チャネルをブロックしたり開いたりする化合物を適用することで変化させることができる。これらの技術により、研究者は、イオンチャネルが正常および疾患状態の両方でどのように振る舞うか、また、さまざまな薬物、イオン、その他の分析物がこれらの状態をどのように変化させるかを理解することができます。

アクソンインスツルメントを用いたパッチクランプワークフロー

Axon Instruments® のポートフォリオは、アンプ、デジタイザー、ソフトウェア、アクセサリーを含むパッチクランプの包括的なソリューションを提供します。当社のクラス最高のインストゥルメンテーションは、最小のシングルチャンネルから最大のマクロ記録まで、パッチクランプ技術実験の全範囲を容易にします。Axon pCLAMP 11 Software Suiteを追加することで、合理的なワークフローが実現し、高度で効率的な実験と、より質の高いデータ生成が可能になります。

電気生理学ラボのセットアップについて詳しく知る

  • ステップ1:ソリューションの準備

    内溶液と外溶液を作る。浸透圧とpH値を調整する。

  • ステップ2:細胞または脳のスライスを準備する

    培養セル、単離されたニューロン、脳のスライス、または動物全体を準備する。

  • ステップ3:ピペットを引き、磨く

    記録電極を準備する。ガラス管を引き、ピペットチップを磨く。

  • ステップ4:灌流システムのセットアップ

    灌流システムとデータ収集ソフトウェアをセットアップする。システムがシールドされていることを確認する。

  • ステップ5:セルにパッチを当てる

    マニピュレーターを使い、ピペットで細胞膜に触れる。高抵抗の電気シールが形成されることを確認する。

  • ステップ6:信号の取得と増幅

    信号は増幅される。最良の結果を得るためには、研究に適したタイプのアンプを使用していることを確認する。

  • ステップ7:信号のデジタル化

    その後、アナログ信号はデジタル化され、信号を分析できるようになる。

  • ステップ8:データ収集と分析

    pCLAMP 11ソフトウェアスイートでは、より長く、より洗練されたプロトコルをプログラムすることができ、より迅速なデータ解析と正確な測定が可能。

電気生理学ラボのセットアップについて学ぶ

パッチクランプ電気生理学を支援する製品・サービス

  • pCLAMP 11
    ソフトウェアスイート

    洗練されたパッチクランプ電気生理データ収集・解析ソフトウェア
    *pCLAMP 11ソフトウェアスイートは日本国内ではインターメディカル社
    (http://www.intermedical.co.jp) が取り扱っております。

  • Axon Digidata1550B
    低ノイズハムサイレンサー付きデータ取得システム

    50/60Hzのライン周波数ノイズを除去した高解像度、低ノイズデジタイザ
    *Axon Digidata1550B低ノイズハムサイレンサー付きデータ取得システムは
    日本国内ではインターメディカル社(http://www.intermedical.co.jp) が取り扱っております。

  • Axon Instruments
    パッチクランプアンプ

    単一チャンネル、全細胞、2電極記録からのパッチクランプ増幅器
    *Axon Instrumentsパッチクランプアンプは日本国内では
    インターメディカル社(http://www.intermedical.co.jp) が取り扱っております。

パッチクランプ電気生理の基礎へのクイックリンク:

シングルチャンネルからホールセル、細胞外電位記録まで、パッチクランピング技術について詳しく学びます。

活動電位 細胞パスウェイ解析 電流クランプアンプ デジタル収集 疾患研究 電気生理学 イオンチャネル パッチクランプ 直列抵抗補正 シングルチャンネルレコーディング アクソンガイド 電圧クランプアンプ ホールセルレコーディング cSEVC dSEVC
    
  • 活動電位

    活動電位とは、特徴的なパターンを持つ細胞膜を横切る電圧または膜電位の急激な上昇とそれに続く下降のことです。活動電位によってシグナリングする細胞の例としては、ニューロンや筋肉細胞があります。

    活動電位とは何ですか? >

  • 細胞パスウェイ解析

    イオンチャネルは多くの細胞経路に関与していて、膜電位の変化や他の分子の有無に応じたイオンチャネルの機能を理解することは、細胞の分化や遊走、疾患状態、神経細胞間のコミュニケーションなど、正常および異常な生物学的プロセスにイオンチャネルがどのように関与しているかを正確に理解する上で重要です。

  • 電流クランプアンプ

    電流クランプは、電流の注入から生じる膜電位(電圧)を測定するために使用される方法です。膜電位を測定するために、MultiClamp 700BとAxoclamp 900Aは、直列抵抗に沿った電流注入によって生じる電圧降下をモニターします。電流クランプは、シミュレートされた、しかし現実的な電流波形を細胞に注入し、膜効果をモニターするために一般的に使用されます。この技術は、活動電位のような重要な細胞イベントの評価に理想的です。

  • ELISAエンドポイント
    プロトコルの作成法

    アンプが取得する電流または電圧信号はアナログ信号ですが、高分解能のパッチクランプ測定に必要なデータ解析を行うには、アナログ信号をデジタル信号に変換する必要があります。アンプとコンピューターの間に位置するデジタイザーは、この重要なタスクを遂行する。信号品質は極めて重要であり、サンプリング周波数によって影響を受けます。最新世代のデジデータ・デジタイザーは500kHzでサンプリングし、50/60Hzのライン周波数ノイズを除去するHumSilencerを装備することができます。

  • 疾患研究

    イオンチャネルは、高血圧、不整脈、消化器疾患、免疫疾患、神経筋疾患、病的疼痛、癌など、多くの疾患に関与しています。特定の疾患においてイオンチャネルが果たす役割を正確に理解することによって、研究者は、疾患の経過を変えるような方法でイオンチャネルに影響を与える方法を見つけることができるかもしれません。

  • 電気生理学

    電気生理学は、細胞膜を流れる電流や電圧の変化を研究する分野です。細胞膜内の単一イオンチャネルの挙動を理解することから、細胞膜電位の細胞全体の変化、in vitroの脳スライスやin vivoの脳領域内の電界電位の大規模な変化に至るまで、電気生理学的技術は神経科学や生理学的応用の多様な範囲にわたって広く使用されています。

    電気生理学を見る >

  • イオンチャネル

    イオンチャネルは、細胞の脂質二重層に孔を形成するタンパク質のグループです。各イオンチャネルは、特異性イオン(例:カリウム、ナトリウム、カルシウム、クロライド)に対して透過性です。パッチクランプは、超高感度アンプ、高品質のデータ収集システム、および結果を評価するための強力なソフトウェアを使用して、リアルタイムで直接測定することにより、イオンチャネル活性に関連する膜の電流または電圧を評価するために使用されます。

  • パッチクランプ

    パッチクランプ法では、ガラス製のマイクロピペットが細胞膜とギガオーム(GΩ)の密閉状態を形成します。このマイクロピペットには、イオンを伝導させるための電解液に浸されたワイヤーが含まれています。ホールセルテクニックでは、膜のパッチを軽い吸引で破裂させ、低抵抗の電気的アクセスを提供し、膜貫通電圧の制御を可能にします。あるいは、細胞から膜パッチを引き離し、インサイドアウトまたはアウトサイドアウトのパッチクランプ法で単一チャネルを流れる電流を評価することもできます。

  • 直列抵抗補償

    直列抵抗は、アンプとセル内部との間の全抵抗の合計です。オームの法則により、この抵抗が大きければ大きいほど、指令レベルと測定値の差が大きくなります。このため、実際の電圧や電流の測定に誤差が生じ、不正確な観測につながる可能性があります。これを克服するため、モレキュラー・デバイスのアンプには、直列抵抗を横切る電圧または電流降下によってもたらされる誤差を補正することにより、記録の帯域幅を改善する回路が内蔵されています。

  • 単一チャンネル録音

    パッチクランプ法では、ガラス製のマイクロピペットが細胞膜とギガオームの密閉状態を形成します。このマイクロピペットには、イオンを伝導させるための電解液に浸されたワイヤーが含まれています。単一のイオンチャネルを測定するには、ギガオームのシールを形成した後、膜の「パッチ」をセルから引き離します。単一のイオンチャネルがパッチ内にあれば、電流を測定することができます。極めて低ノイズプロファイルのAxopatch 200Bは、このアプリケーションに最適で、最小コンダクタンスイオンチャネルのシグナルを最大化します。

  • アクソンガイド

    電気生理学・生物物理学実験テクニックの手引きです。このガイドの目的は、電気生理学者のための情報およびデータリソースとしての役割を果たすことです。生体電気の生物学的基礎や基本的な実験セットアップの説明から、ノイズのメカニズムやデータ解析の議論まで、幅広いトピックをカバーしています。

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  • 電圧クランプ・アンプ

    ボルテージクランプ法を用いた実験では、研究者はセル内の膜電圧を制御し、その電圧を維持するのに必要な膜貫通電流を測定します。この電圧制御は指令電圧と呼ばれています。この指令電圧レベルを維持するためには、アンプが電流を注入しなければなりません。注入される電流は、開口したイオンチャネルを通過する電流と等しく、反対の電流となるため、アンプは開口した膜結合イオンチャネルを通過する電流量を測定することができます。

  • 全細胞記録

    全細胞パッチクランプ法では、ガラス製マイクロピペットが細胞膜とギガオーム(GΩ)の密閉状態を形成します。このマイクロピペットには、イオンを伝導するための電解液に浸されたワイヤーが含まれています。その後、穏やかな吸引によって細胞膜のパッチを破裂させ、ガラスマイクロピペットが細胞全体に低抵抗でアクセスできるようにすることで、研究者は膜貫通電圧を制御することができ、膜結合イオンチャネルを介したすべての電流の総和を評価することができます。

  • cSEVC

    連続単電極電圧クランプ(cSEVC)とは何ですか?電気生理学的パッチクランプ法の一つで、セル内に膜電圧を印加し、電圧の変化に伴う電流の変化を測定する。

    連続単電極電圧クランプ(cSEVC)とは何ですか? >

  • dSEVC

    不連続単電極電圧クランプ(dSEVC)では、電圧記録と電流通過のタスクが同じマイクロピペットに割り当てられる。

    不連続単電極電圧クランプ(dSEVC)とは何ですか? >