La tecnología de abrazadera de parche puede observar y distinguir directamente las corrientes de los canales de iones individuales y sus tiempos de apertura y cierre, y distinguir la selectividad de los canales de iones. nuevos canales y subtipos de iones, y calcular además el número de canales en la membrana celular y su probabilidad de apertura basándose en el registro de corrientes de una sola célula y corrientes de células enteras. También se puede utilizar para estudiar los efectos de determinadas sustancias intracelulares o extracelulares sobre la apertura y cierre de canales iónicos y corrientes de canales. También se utiliza para estudiar la transducción transmembrana de señales celulares y mecanismos de secreción celular. Combinando técnicas de clonación molecular y mutagénesis dirigida al sitio, la tecnología de abrazadera de parche se puede utilizar para estudiar la relación entre la estructura molecular y las funciones biológicas de los canales iónicos.
La tecnología Patch Clamp también se puede utilizar para analizar el sitio de acción de un fármaco en su receptor objetivo. Por ejemplo, los receptores nicotínicos neuronales son canales iónicos activados por ligando. La tecnología de registro de células enteras con abrazadera de parche puede reflejar directamente todo el proceso de la actividad de los receptores nicotínicos neuronales, incluidos los receptores y sus agonistas, al registrar las corrientes evocadas por la nicotina. características dinámicas de apertura y cierre de canales iónicos, desensibilización de receptores, etc. Se utilizó la tecnología de registro de células enteras patch-clamp para observar el efecto de los antagonistas en la curva dosis-respuesta de la excitación del receptor nicotínico para determinar las características dinámicas de su acción. Luego, basándose en el análisis del efecto del antagonista sobre la desensibilización del receptor y si el efecto del antagonista depende del voltaje y del uso, podemos distinguir funcionalmente los diferentes sitios de acción del antagonista sobre el receptor nicotínico, es decir, determinar la antagonismo Si el agente actúa sobre el sitio de reconocimiento del agonista del receptor, un canal iónico u otro sitio alostérico.
(2) Canales iónicos del miocardio relacionados con los efectos de los fármacos
Las células del miocardio mantienen la homeostasis del potencial de membrana y el potencial de acción a través de varios canales iónicos para mantener las funciones normales. Los científicos extranjeros han logrado grandes avances en el estudio de las características de los canales iónicos de los cardiomiocitos humanos, lo que ha hecho posible realizar experimentos de farmacología del miocardio desde modelos de células animales hasta cardiomiocitos humanos.
(3) Investigación sobre el mecanismo de los canales iónicos en condiciones fisiológicas y patológicas.
Al estudiar las características de un determinado canal iónico en la membrana celular en diversas condiciones fisiológicas o patológicas, podemos comprender el significado fisiológico del ión y su mecanismo de acción en el proceso de la enfermedad. Por ejemplo, los estudios sobre el mecanismo de los iones de calcio en el daño de las células nerviosas después de una isquemia cerebral han demostrado que el Ca2 juega un papel muy importante en el proceso de lesión cerebral isquémica. La isquemia y la hipoxia abren los canales de Ca2 y un exceso de Ca2 ingresa a las células, lo que causa daño a las neuronas y las membranas celulares, disfunción del transporte de membranas y necrosis neuronal grave.
(4) Estudio sobre la relación entre morfología y función unicelular.
Combinación de tecnología patch-clamp y tecnología de reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa unicelular. En la grabación con pinza de parche de células completas, el contenido de una sola célula o de toda la célula (incluida la membrana celular) se succiona hacia el electrodo, varios ARNm presentes en las células se transcriben rápidamente de forma inversa a ADNc y luego se utiliza la PCR convencional. para amplificar el ARNm específico que se va a analizar, lo que puede explicar los resultados de una morfología similar pero diferentes actividades eléctricas a nivel molecular, o proporcionar muestras para la reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa unicelular, siempre que la morfología sea muy similar pero. la estructura es la misma pero las funciones son diferentes a nivel molecular. Hay muy pocos laboratorios en el mundo que dominen esta tecnología. El Instituto de Neurociencia de la Universidad de Pekín tomó la iniciativa en el país en 1994.
(5) Investigación sobre el mecanismo de acción de los fármacos.
En el registro de la corriente del canal, se pueden aplicar diferentes concentraciones de fármacos en diferentes momentos y en diferentes ubicaciones (dentro o fuera de la membrana) para estudiar sus posibles efectos sobre la función del canal y comprender esos efectos selectivos. Mecanismos de fármacos que afectan las funciones fisiológicas de humanos y animales a través de canales. Este es el campo más utilizado de la tecnología de abrazadera de parche. No solo explora el mecanismo de acción de la medicina occidental, sino que también se utiliza ampliamente en importantes investigaciones farmacológicas. Como informaron Kaili et al., las saponinas del grupo del panaxadiol pueden inhibir la apertura de los canales de calcio de tipo L en neuronas de la corteza cerebral de rata normales e inducidas por "isquemia", reduciendo así la entrada de calcio y pueden tener un efecto protector sobre las células isquémicas. Chen Long et al. utilizaron un método de registro de un solo canal conectado a células para informar que la aconitina puede bloquear los canales de calcio de tipo L en miocitos ventriculares de rata Wistar cultivados.
(6).Aplicación en la investigación de farmacología cardiovascular
Con la aplicación generalizada de la tecnología de abrazadera de parche en enfermedades cardiovasculares, no solo la comprensión de las enfermedades vasculares y los efectos de los fármacos continúa actualizándose, sino también. Se han formado muchas opiniones nuevas sobre su etiología y farmacología. Como afirmó la Fundación Nobel al otorgar el premio, "Las contribuciones de Neher y Sudman contribuyen a comprender los mecanismos de diferentes enfermedades y allanan el camino para el desarrollo de fármacos nuevos y más eficaces".
(7) Investigación de fármacos innovadores y cribado de paso alto.
En el cribado de paso alto de canales iónicos, el cribado primario se lleva a cabo principalmente con un tamaño de muestra grande, una velocidad de cribado dominante y bajos requisitos de información. En los últimos años, se han formado dos mercados tecnológicos convencionales basados en pinzas de parche y sondas fluorescentes, respectivamente. La combinación de la gran cantidad de información y la alta sensibilidad de la investigación electrofisiológica con la tecnología de automatización y miniaturización ha producido algunas tecnologías nuevas, como la sujeción automática de parches.
(8).Aplicación combinada con tecnología de medición microscópica no destructiva (NMT)