自动膜片钳数据质量评估

      早期的自动膜片钳技术的主要不足，在于很难形成真正的高阻封接。在实验中，往往会采用高浓度的钙离子，作为封接的促进剂（seal enhancer）。虽然在后续的实验操作中，高浓度的钙离子溶液会得到洗脱，依然会对后续的实验，产生较为负面的影响。在第二代以及后续开发的产品中，获得真实高阻封结的能力获得了较大的提升。同时诸如Qpatch系统，也成功地引入了电流钳记录模块。伴随技术的发展和迭代，整体实验体系的优化，保证了自动膜片钳实验，在高通量，高效率，低成本的同时，可以获得足以与手动膜片钳相比的数据质量。首先，稳定细胞系的获取和优化。在电生理实验中，表达外源基因的稳定细胞系是最为常用的检测对象。得到高质量的稳定细胞系，是电生理实验，尤其是自动膜片钳实验的关键。通常需要考虑的因素是宿主细胞背景，辅助亚单位的存在，基础电流污染，电流强度以及细胞间的均一性等等。适用于自动膜片钳系统的细胞，往往经过了多轮的单克隆筛选，以甄别出电流大小适宜，实验成功率高，阳性数据重复性好等优质的细胞克隆。 其次，严苛的质量控制。对于自动膜片钳系统，可以从多个维度进行质量控制，以确保良好的数据质量。质控参数1：关键性电生理学指标。这些参数的设定，可以来判断数据质量（initial cellcapture resistance (>10 MΩ), seal resistance (>1000 MΩ), currentamplitude (>200 pA), and recording stability by monitoring changes in cellcapacitance and series resistance）。在实验建立和优化过程中，这些参数的衡量，可以确保高质量的实验操作。检测液体的优化，多年自动膜片钳技术的发展，对实验中使用的液体，积累了大量的知识和经验，让研究者可以实现真实的高阻封接，获得稳定的电生理学记录；质控参数2：电流稳定性。电流升高和衰减（run-up & run-down）是电生理实验中极为严重的干扰因素。例如，在10分钟的记录期间，电压门控钠通道可能会出现20%或更多的衰减; 电压门控钙通道衰减程度则更为严重。封接质量变差，失活积累以及通道更迭（turnover）都会导致显著的电流衰减。通过具体实验条件设置（气压、电压强度的优化，各种对照的设置以及历史数据库的建立等等），在自动膜片钳系统，可以做到有效地预判和规避电流不稳定性带来的干扰。再者，通过精巧的设计，获得精确的工作液浓度控住。大多数自动膜片钳系统，都采用了微流控制技术（micro-fluidics），这项技术可以确保高效的液体交换，同时对工作液需要的体积也大大降低；主流的记录芯片一般会采用玻璃包被处理，从而大大降低了由于亲脂性分配（lipophilicpartitioning）所导致的药物吸附作用。通过技术上的、实验流程上的设计,自动膜片钳系统完全可以得到稳定且可靠的数据。我们在自己的实验室，比较了自动膜片钳和手动膜片钳实验系统中hERG的结果，显示了两者高度的一致性。Qpatch自身也呈现出较好的稳定性。