Panier

Système patch-clamp automatisé IonWorks Quattro

Pour les criblages dirigés, la confirmation de composés prometteurs, le profilage de sécurité et la pharmacologie

Les faibles coûts de fonctionnement associés au haut débit du système IonWorks® Quattro en font un outil particulièrement adapté au criblage primaire de banques spécifiques de certaines cibles, au profilage de composés et aux tests d'évaluation de sécurité.

* Le système IonWorks Quattro est disponible uniquement avec le statut de système rénové. Plus d'informations >

Les systèmes patch-clamp automatisés offrent un débit considérablement supérieur par rapport au patch-clamp classique. Cependant, l'innovation doit continuer afin d'égaler le débit des tests de substitution tout en essayant de réduire les coûts de tests pour chaque composé. Pour atteindre ce but, Molecular Devices a développé le système IonWorks Quattro avec la technologie Population Patch Clamp™ (PPC).

La technologie PPC fournit une meilleure qualité de données et apporte la stabilité et l'uniformité requises pour un criblage à concentration unique robuste et des tests pharmacologiques sur canaux ioniques. La variabilité puits à puits dans les expériences avec le système IonWorks Quattro est d'une telle uniformité que des facteurs Z' extrêmement robustes peuvent être obtenus ; ces facteurs sont similaires aux valeurs de facteurs Z' obtenues sur le système FLIPR®.

Population Patch Clamp (PPC)

Le débit du système IonWorks Quattro est idéal pour la production de déterminations pharmacologiques complètes pour des douzaines de composés en une seule expérience. En utilisant des plaques de composés 96 ou 384 puits, une grande diversité d'expériences dose-réponse peuvent être conçues, y compris n'importe quel nombre de titrages de 3 à 12 concentrations, avec ou sans réplicats. La figure ci-dessus illustre la distribution plus restreinte des données provenant d'une expérience de pharmacologie KV1,3 utilisant le système IonWorks Quattro. Chaque point de données comprend 4 réplicats par concentration.

  • Acquisition de données parallèles sur un PatchPlate 384 puits utilisant 48 amplificateurs distincts combinés avec une tête de pipeteur à 12 ou 48 canaux pour obtenir un débit de plus de 2 300 points de données par jour
  • Les cycles expérimentaux automatisés permettent la collecte de 384 points de données sans intervention de l'utilisateur
  • Le consommable PatchPlate IonWorks fournit un test électrophysiologique direct avec un coût de point de données par puits extrêmement faible
  • Le Population Patch Clamp™ (PPC) (en attente de brevet) est une technologie habilitante qui réduit la variabilité puits à puits afin de fournir des résultats uniformes et de grande qualité
  • Prise en charge de l'enregistrement à trou unique (SH) pour l'obtention de données issues de cellules individuelles pendant l'optimisation du test de canal ionique et pour la sélection clonale pendant la production de lignées cellulaires
  • Analyse rapide des courants ioniques pour une facilité d'intégration dans votre protocole d'analyse de données
  • Station de lavage pour pointes de pipeteur fixes afin d'éliminer la contamination

 

Compatibilité avec le consommable PatchPlate original

Le système IonWorks Quattro est compatible à la fois avec le PatchPlate à trou unique original et avec les consommables PatchPlate™ PPC. Un nouvel amplificateur a été conçu pour le système IonWorks Quattro, ce qui permet à l'utilisateur de passer d'un choix de PatchPlate à l'autre. L'utilisateur sélectionne simplement le type de PatchPlate tout en configurant le protocole expérimental dans le logiciel avant chaque expérience.

 

Débit quatre fois supérieur au IonWorks HT
La technologie Population Patch Clamp permet un débit quatre fois supérieur au système IonWorks HT, qui est déjà le système électrophysiologique automatisé présentant le plus haut débit sur le marché. Le système IonWorks Quattro est capable de produire plus de 2 300 points de données en 6 heures de fonctionnement.

Réduction du coût par point de données
En raison de l'augmentation du débit apportée par le Système IonWorks Quattro, le coût par composé testé est significativement réduit de plus de 50 % par rapport au système IonWorks HT.

La variabilité biologique (c.-à-d., la santé cellulaire, la taille des cellules et les niveaux d'expression de canal) est la cause principale du faible taux de succès des systèmes patch-clamp planaires. Pour compenser, le système IonWorks® HT a initialement été conçu pour augmenter la probabilité d'obtenir au moins un enregistrement réussi pour chaque composé en testant les composés en quatre exemplaires. Ainsi, la probabilité d'obtenir au moins un enregistrement pour chaque composé en utilisant une lignée cellulaire avec un taux de réussite de 70 % est de 99,2 % ; mais aux dépens d'un débit plus faible. Une augmentation au quadruple du débit pourrait être immédiatement réalisée dans le système IonWorks HT en éliminant les exemplaires de trop. Pour atteindre cet objectif, Molecular Devices a développé la technologie Population Patch Clamp™ (PPC)1,2, une méthode révolutionnaire qui enregistre les courants ioniques moyens à partir d'une population allant jusqu'à 64 cellules exprimant un canal ionique recombinant voltage-dépendant. Les cellules sont plaquées dans un substrat PatchPlate™ PPC 384 puits dans lequel chaque puits contient 64 sites d'enregistrement, tel que décrit ci-dessous avec l'illustration de 5 des 64 trous.

Patchplate PPC 384 puits

Uniformité et qualité des données : PPC fournit une meilleure uniformité et qualité de données car les courants ioniques sont mesurés à partir d'une population de cellules. Le courant moyen mesuré pendant les expériences sur le Système IonWorks® Quattro est très uniforme d'un puits à l'autre. Les courants mesurés sur le Système IonWorks Quattro ont réduit de manière significative le coefficient des valeurs de variation. La valeur de %CV pour les courants Kv1,3 est respectivement de 8 % contre 34 % pour les systèmes IonWorks Quattro et IonWorks HT ; pour les courants Nav1,5, respectivement 18 % contre 44 % ; et pour les courants hERG, respectivement 28 % contre 50 %. Les traces de données brutes provenant d'enregistrements PPC sont indiquées ci-dessous.

Traces de données brutes pour les enregistrements PPC

Les taux de succès sont si élevés (plus de 95 %) qu'il n'est pas nécessaire d'appliquer les composés de test de façon redondante à quatre puits, permettant ainsi une multiplication par quatre du débit par rapport au système IonWorks HT de première génération.

Canaux ioniques voltage-dépendants
Plusieurs canaux ioniques dépendants du voltage (VGIC), y compris les canaux Na+, K+, Cl- et Ca2+, ont été mesurés sur les systèmes IonWorks. Les mêmes cibles VGIC mesurées sur les systèmes IonWorks HT et Quattro peuvent être mesurées sur le système IonWorks® Barracuda Plus.

Criblage dirigé de banques
L'introduction de la technique Population Patch Clamp (PPC) a permis le criblage de grandes banques spécifiques de certaines cibles parmi des dizaines, voire des centaines de milliers de composés contre des canaux ioniques. Des exemples de ces criblages sont disponibles dans des publications révisées par des pairs.

Sélection de clones
La famille d'instruments IonWorks® est considérée comme un excellent moyen d'identifier et d'optimiser les lignées cellulaires pour une utilisation avec les systèmes IonWorks et d'autres tests électrophysiologiques.

Identification de pistes
Les canaux ioniques cibles sont impliqués dans de nombreuses maladies. Après avoir déterminé qu'un canal ionique spécifique est impliqué dans un état de maladie particulier, un test de criblage peut être établi dans lequel un grand nombre de composés peuvent être criblés pour identifier les « touches » ou les « pistes » qui pourront, éventuellement, devenir des médicaments candidats.

Optimisation des pistes
Une fois que les « touches » ou les « pistes » ont été identifiées, les chercheurs optimisent la structure chimique des molécules afin d'obtenir les meilleurs médicaments candidats possibles : des composés qui présentent la plus forte probabilité d'avoir les effets souhaités sur des canaux ioniques avec le moins d'effets secondaires possible.

Évaluations de sécurité
Une importante partie de l'optimisation de pistes consiste en des évaluations de sécurité précoces, telles que les tests hERG, afin d'éliminer dès que possible tout composé soulevant des inquiétudes potentielles concernant la sécurité. Cela permet aux chercheurs de concentrer leurs ressources sur les médicaments candidats les plus prometteurs afin de rationaliser le processus de recherche de médicaments. Des tests d'évaluation de sécurité comprenant les canaux hERG, HCN, KCNQ, et Na v1,5 ont été publiés.

Le logiciel est conçu en gardant l'environnement de criblage à l'esprit. Les protocoles sont exécutés de façon à ce qu'aucune intervention de l'utilisateur ne soit requise au cours du cycle expérimental. L'utilisateur ajoute simplement le consommable PatchPlate™ et les cellules au début de chaque cycle. Le logiciel exécute le protocole expérimental et les procédures de nettoyage en préparation du prochain cycle. Il peut également être exécuté en mode itératif où le protocole de tension peut être changé pendant le développement du test. Le logiciel contrôle le pipeteur et les stations de lavage de tête électroniques afin de permettre différents niveaux de nettoyage ou l'utilisation de deux solutions pendant le lavage de la tête du pipeteur.