April 4th, 2025
פרוטוקול זה מפרט שיטה למדידה ישירה של פעילות תעלות יונים על שלפוחיות תוך תאיות באמצעות מערכת מהדק טלאי אנדוליזוזומלי ידנית. אנו מדגימים את השיטה הכוללת הגדלת אנדוליזוזומים ובידוד ידני של שלפוחיות אלה. גישה זו מבטיחה שחוקרים יוכלו לשכפל וליישם במדויק את ההליך.
תאים אנדוליזומליים הם האברונים הקטנים ביותר בתאים. טכניקות אלקטרופיזיולוגיות מסורתיות אינן מסוגלות למדוד ישירות את שינויי המתח והזרם שלהן. טכניקת ה-patch-clamp של אנדוליזוזום מאפשרת הקלטות ישירות, מה שמאפשר לנו לחקור בעבר בתעלות היונים.
האתגר הניסויי העיקרי הוא שלא כל התרכובות מגדילות ביעילות את הליזוזומים. זיהוי תאים מתאימים הוא קשה, ואפילו עם ליזוזומים אידיאליים, הקלטה מוצלחת של תעלות יונים אינה מובטחת. פיתחנו את טכניקת מהדק האנדוליזוזום-טלאי המאפשרת הקלטות אלקטרופיזיולוגיות ישירות מהממברנות האנדוליזוזומליות.
פריצת דרך זו אפשרה לנו לאפיין תעלות יונים, כגון TRPMLs ו-TPCs החושפים את תפקידיהם בהגנה על פתוגנים, ניוון נוירונים והפרעות מטבוליות. השיטה שלנו מאפשרת הקלטות ישירות של תעלות יונים ליזוזומליות, התגברות על מגבלות גודל מהדק טלאי של תא שלם, ושיפור בחירת השלפוחית תוך שילוב טכניקות מבוססות פלואורסצנטיות. כדי להתחיל, התקן את הצינור הנימי לקוטב.
לחץ על כפתור המשיכה הירוק בלוח המקשים. שחרר את clampכפתור ההידוק והסר את הפיפטות המשוכות מהקוטב. לאחר מכן, הנח את פיפטות התיקון הנמשכות לתוך מחזיק Microforge.
בדוק את קצות הפיפטה באמצעות עדשת אובייקטיבית פי 35, בשילוב עם עינית פי 15 להגדלה כוללת של פי 525. השתמש במניפולטור המיקרו כדי לקרב את פיפטות התיקון לחוט. הגדר את חוגת הטמפרטורה ל-80.
לאחר הפעלת המחמם, לחץ והחזק את מתג כף הרגל למשך שנייה עד שתיים כדי להפעיל דופק חום קצר. לאחר הליטוש, הניחו את הפיפטות המלוטשות בקופסה אטומה כדי למנוע זיהום אבק. הוסף מיליליטר אחד מתמיסת האמבטיה לחדר.
הסר תלוש כיסוי עם תאי HEK 293 מטופלים מצלחת 24 הבאר. העבר את החלקת הכיסוי לתא המיקרוסקופ. השתמש במחט מילוי פלסטיק תוצרת בית כדי למלא את פיפטת הבידוד בתמיסת פיפטה.
התקן את הפיפטה המלאה בקצה הקדמי של התיקון-clamp מערך התיקון. תחת מיקרוסקופ עם מטרה של פי 40 ועינית פי 10, הזיזו את פיפטת הבידוד קרוב לאנדוזומים או ליזוזומים מוגדלים מספיק. הורד את פיפטת הבידוד באמצעות המיקרו מניפולטור עד שהיא נוגעת בקצה קרום הפלזמה.
הזיזו במהירות את הפיפטה כדי לקרוע חתיכה קטנה מהקרום. בעזרת אותה פיפטה, לחץ על התא מהצד הנגדי כדי לסחוט אנדוזומים/ליזוזומים כשני מיקרומטרים מהתא. מלאו פיפטת תיקון מלוטשת טרייה בתמיסת הפיפטה המתאימה.
התקן את הפיפטה בקצה הקדמי של המגבר. הפעל לחץ חיובי של 20 עד 50 מיליבר על הפיפטה ושמור עליה על ידי נעילת השסתום. לאחר מכן, העבר את קצה הפיפטה לתמיסת האמבטיה ומקם אותו במרכז שדה הראייה.
הפעל פולסים חוזרים ונשנים כדי לקבוע את התנגדות הפיפטה, התנגדות האיטום והתנגדות הסדרה. עקוב אחר גודל קצה הפיפטה, היווצרות האיטום והקמת התצורה האנדוליזוזומלית כולה. הזז במהירות את הפיפטה קרוב לחלק העליון של שלפוחית המטרה.
שימו לב לשלפוחית נעה או מתגלגלת עקב זרימת נוזלים מהפיפטה. כוונן את מתח ההיסט של הפיפטה לאפס מילי-וולט. שחרר מיד את הלחץ החיובי כדי למשוך את השלפוחית לכיוון הפיפטה, וליצור ג'יגה-סיל תוך שנייה אחת.
להקלטת שלפוחית שלמה, השתמש בפולס קצר במתח גבוה של שתיים עד חמש אלפיות השנייה כדי לשבש את הממברנה בנקודת המגע בין הפיפטה לאברון . הגדר את המתח בין 500 ל -1000 מילי-וולט. כדי להקליט זרם, ערכו ניסויי מהדק מתח אנדוליזוזומלי תוך שימוש במגוון רחב של מתחי כניסה כדי להעריך את תכונות הממברנה.
במהלך היווצרות ג'יגה-סיל, תגובת הזרם פחתה במהירות, מה שמעיד על הקמה מוצלחת של מצב החיבור של הליזוזום. יישום חוזר ונשנה של זרמים רשומים של מתח כניסה רציף על פני הממברנה האנדוליזוזומלית, המראה זרמים בסיסיים, מופעלים על ידי אגוניסטים ודליפה.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
פרוטוקול זה מפרט שיטה למדידה ישירה של פעילות תעלות יונים על שלפוחיות תוך-תאיות באמצעות מערכת תיקון ידנית של endolysosomal. גישה זו מבטיחה שחוקרים יוכלו לשכפל וליישם במדויק את הנוהל.
Direct electrophysiological analysis of endolysosomal ion channels addresses a critical gap in early drug discovery by enabling functional target validation within disease-relevant intracellular compartments. This technique enhances predictive confidence for ion channel drug targets implicated in neurodegenerative and metabolic disorders, supporting risk-adjusted portfolio decisions. Its integration into discovery workflows accelerates the identification and mechanistic de-risking of novel therapeutic targets.
This method positions endolysosomal patch-clamp as a bridge from early discovery through lead identification and preclinical validation for ion channel targets.