离子通道

什么是离子通道？

离子通道是细胞膜中可让离子跨过非渗透脂质细胞膜的孔道。钙、钾和钠流在许多细胞进程中都非常重要，如心脏肌肉收缩、胰腺胰岛素释放、神经系统中脉冲的传递（如疼痛）和 T 细胞活化。与 GPCR 不同，离子通道可促使离子被动流向平衡，具体取决于跨膜离子浓度差异以及膜电位（即内外电位之间的差异）。

药物发现中离子通道的高通量筛选

离子通道基因突变会改变离子流并破坏电化学平衡。离子通道异常已证实与各种疾病相关，包括癫痫发作、共济失调、糖尿病、心律失常和癌症。这就是离子通道在药物发现中变得越来越重要的原因。

离子通道是继 GPCR 之后的第二大类膜蛋白，在人类基因组中已识别出 400 余个蛋白家族。

药物筛选解决方案可帮助我们追踪药物诱导的离子浓度变化和离子通道渗透性。更重要的是，由于脱靶药物对离子通道的影响可导致心脏毒性，因此评估药物细胞毒性时必须监测离子通道活性。事实上，许多由 FDA 认可的药物因为这个原因而不得不被撤回。

膜电位

通常，被视为金标准的膜片钳法一直是测定膜电位变化的优选方法。虽然这种方法可获得最大量的信息，但却非常耗时耗力。它无法提供离子通道的高通量药物筛选解决方案。

Molecular Devices 开发了 FLIPR® 膜电位检测试剂盒，以提供一种快速、简便且可靠的荧光测定法来检测膜电位变化。这种测定法提供的信息量接近于膜片钳法。与 FLIPR 系统相结合，可为离子通道药物靶标的高通量筛选提供非常好的系统。

钾通道

钾通道是离子通道中最大且最多样的一组，且在几乎所有细胞类型中均有表达。钾通道负责各种细胞功能，包括维持和调节膜电位、盐、激素和神经递质分泌。毫不意外的是，钾通道功能障碍已证实与多种人体疾病相关，并且脱靶药物对钾通道的影响已证实与心脏毒性相关。

FLIPR® 钾离子检测试剂盒可在 FLIPR 系统上测定配体和电压门控钾通道的功能活性。这款试剂盒可提供一种同质、快速、简便且可靠的基于荧光的高通量测定法来检测钾通道活性。

检测针对离子通道靶标的早期先导物的解决方案

我们可提供各种检测和仪器解决方案来支持离子通道功能研究，包括检测试剂盒、细胞筛选和成像系统以及微孔板读板机。下面我们着重介绍了膜电位和钾通道检测的关键应用说明：

hERG 通道阻断剂的特性鉴定
使用光遗传学方法开发 Cav 1.3 通道测定法
基于细胞的氯化钾转运蛋白测定法开发
配体门控离子通道 (LGIC)
测定膜电位
膜电势测定
优化 NaV1.5 通道检测
钾通道检测实验
适用于高通量筛选的钾离子通道检测

hERG 通道阻断剂的特性鉴定

Human ether-à-go-go 相关基因 (hERG) 离子通道的药物诱导抑制与患者可能出现致命的室性快速型心律失常、扭转型室性心动过速的易感性有关。近年来，由于对 hERG 具有脱靶效应，许多经 FDA 批准的药物已退出了市场。因此，对于在药物发现过程的早期阶段，发现能够阻断 hERG 通道的化合物变得越来越迫切。在这里，我们提出在 FLIPR 系统上使用 FLIPR 钾离子检测试剂盒来研究 hERG 化合物的活性。

阅读应用说明：

在 FLIPR Tetra 系统上使用 FLIPR 钾检测试剂盒来鉴定 hERG 通道阻断剂的特性

使用光遗传学方法开发 Cav 1.3 通道测定法

Cav1.3 是一种 L 型电压门控钙离子通道，并且是药物发现的重要治疗靶标。研究表明，许多药物对 Cav1.3 通道表现出状态依赖性效应，这意味着这些药物的效价会随着对膜电压 (Vm) 的反应以及通道状态（开放、关闭、失活）的相应变化而不同。这可能为病理上过度活化的 Cav1.3 通道提供了高度期望的选择性，因此愈发需要开发高通量测定法来评估不同状态下的通道阻断剂。

目前，该通道的筛选方法是采用电生理学或荧光法并利用钾激发来调节膜电位，但两种方法均具有很大的局限性。

本研究中，我们使用 FLIPR 系统展示了光遗传学工具以可逆且准确的方式控制 Vm，来筛选依赖于状态的钙通道阻断剂的新功能。

在 FLIPR Tetra 系统上使用光遗传学方法来开发 Cav 1.3 通道检测

基于细胞的氯化钾转运蛋白测定法开发

细胞中钾离子通道的功能性评估在药物发现过程中至关重要，尤其是在涉及到心脏安全性时。FLIPR® 钾离子检测试剂盒利用铊离子 (Tl+) 通过电压和配体门控钾 (K+) 通道的渗透性。在该检测中，一种新型、高度敏感的 Tl+ 指示剂染料会产生与开放状态下钾通道的数量成比例的明亮荧光信号，从而提供钾离子通道活性的功能性指示。

阅读应用说明：

使用 FLIPR 钾检测试剂盒开发基于细胞的氯化钾转运蛋白检测

配体门控离子通道 (LGIC)

配体门控离子通道 (LGIC) 是一个膜嵌入蛋白大家族，在结合神经递质等配体后，这些蛋白使离子能够跨过膜。LGIC 在许多生理功能中起到关键作用并且与多种人体疾病相关，因此成为一类受到高度关注的药物靶标。

测定膜电位

该应用说明提供了在 FLIPR 系统上使用 FLIPR 膜电位检测试剂盒进行膜电位检测的基本方案，并讨论了该测定法优化和故障排除的一些重要参数。

该试剂盒结合了与膜片钳法数据相当的高信息量数据优势，以及使用 FLIPR 系统可实现的高通量筛选优势。

使用 FLIPR 膜电位检测试剂盒在荧光成像酶标仪（读板机） (FLIPR®) 系统上测定膜电位

膜电势测定

肌细胞或心脏细胞中膜电位（跨过细胞膜的电压）变化可能会对细胞产生治疗或不良作用。电压敏感染料跨过细胞膜后会产生变化，因此可用于测定膜电位。染料强度增加表示电压上升，信号减弱则反映膜电位下降。如果通道被阻断，染料发出的荧光信号就会减弱。这是一种用于筛选大量化合物以识别潜在通道开放剂和阻断剂的间接方法。

膜电位应用说明

优化 NaV1.5 通道检测

电压门控离子通道存在于心脏、骨骼肌、大脑和神经细胞的可兴奋细胞膜中。封闭或调节此类通道可发挥治疗作用，或可干扰正常的细胞功能。因此，影响电压门控离子通道的化合物是药物发现中的重要靶标。

FLIPR® 膜电势检测试剂盒可提供基于均相荧光的制剂，以用于观察与离子通道激活和离子转运蛋白相关的实时膜电位变化。

阅读应用说明：

使用 FLIPR 膜电位检测试剂盒优化 NaV1.5 通道检测

钾通道检测实验

大多数离子通道药物发现解决方案都专注于钾通道，因为钾通道是最常见的离子通道类型，并且对心肌动作和激素释放起作用。钾检测试剂盒可用于测定药物分子对铊通过钾通道转运的影响，以作为钾通道活性的一种替代检测方法。

钾检测资源：

适用于高通量筛选的钾离子通道检测

钾通道负责各种细胞功能，包括维持和调控膜电位、分泌盐、激素和神经递质。钾通道功能障碍与许多人类疾病有关。对钾通道的脱靶药物效应与心脏毒性有关。由于具有关键的生理功能并可影响药物诱导毒性，钾通道已被制药行业广泛研究。此外，功能性细胞检测越来越多地被使用，因为它们可产生更具生理相关性的结果。以高通量形式测定 K+ 离子通道活性富有挑战。一种广泛采用的技术是使用荧光方法，其中使用对铊-铊结合敏感的荧光染料作为钾通道活性的替代测定。

下载科学海报：

用于高通量筛选的新型均相钾离子通道测定