全細胞パッチクランプ電気生理学:ニューロンの電気的特性を研究する方法

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- まず、生理学的細胞外環境または細胞質と一致する組成の浴溶液にサンプルを入れた記録チャンバーを顕微鏡ステージ上に置くことから始めます。細胞内の状態を模倣した電解質溶液に浸した銀電極を入れたピペットである記録マイクロピペットを、陽圧を加えてニューロンに近づけ、細胞膜に接触させます。

陽圧から負圧に静かに切り替えて、メンブレンとピペットの間にしっかりと密閉します。アンプに保持電位を設定して、セルを一定の電圧に保ちます。次に、吸引を適用してマイクロピペット内の細胞膜を破裂させます。

細胞膜が破裂すると、保持電位により電位依存性イオンチャネルを通ってイオンが流れ、膜電位が生成され、記録電極によって記録されます。すぐに膜電位を記録します。記録電極は信号をフィードバックアンプに送信し、フィードバックアンプは保持電位から膜電位を差し引きます-膜電位を視覚的に表示するオシロスコープとコンピューター。次のプロトコルでは、ゼブラフィッシュ胚のMauthner細胞でパッチクランプ測定を行います。

- パッチクランプの準備をするには、まず、薄肉ホウケイ酸ガラスを使用したパッチクランプピペットを水平プーラーで引っ張ります。ピペットの先端径は、ファイヤーポリッシュ後、滑らかなエッジに約0.2〜0.4マイクロメートル、シャンクテーパーの長さは約4ミリメートルです。

ピペットチップを細胞内液に浸して、ピペットチップに細胞内溶液を充填します。次に、シリンジ針をピペットに挿入し、シリンジから細胞内溶液を静かに排出してピペットへの充填を終了します。ピペットを電気生理学セットアップのアンプヘッドステージに取り付けます。ヘッドステージを水平軸に対して約45度の角度に保つことが重要です。これにより、Mauthnerセルとの高抵抗シールの形成に適したピペットの進入角度が確保されます。

ピペットが浴液に下がる直前に、ピペットに少量の陽圧を加えて、チップが詰まる可能性を減らします。ピペット内で少量の陽圧でM細胞に近づき続けます。陽圧は細胞を左右に穏やかに押し、細胞のすぐ上に配置されると、細胞膜上に小さなくぼみを形成します。

次に、ピペットを数秒間そのままにして細胞表面を優しく洗浄し、ピペットとメンブレンとの間に強力なシールを形成できるようにします。次に、ピペット内の陽圧を解放してシールを開始します。少量の負圧と負のピペット電位が相まって、数秒以内にギガオームシールが形成されます。

その後、アンプの保持電位をマイナス60ミリボルトに変更します。一連の短い吸引パルスで細胞膜を破裂させます。その後、すぐに膜電位を記録し、キャパシタンスのアーチファクトを最小限に抑えます。セルの静電容量とアクセス抵抗を70%から85%補償します。

アクセス抵抗は30秒から1分ごとに監視し、20%以上の変化がある場合は実験を中止します。実験が終了し、十分なデータが取得されたら、一対の鉗子で後脳を切除して胚を犠牲にします。

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最終更新:1 8月 2026