使用8通道自动膜片钳QPatch Compact对hiPSC诱导的神经元细胞进行检测

摘要

本研究采用BrainXell提供的人源诱导多能干细胞（hiPSC）分化的神经元（包括大脑皮层谷氨酸能神经元和脊髓运动神经元），在8通道自动膜片钳QPatch Compact（以下简称QPC）平台上进行了配体门控通道电流、电压门控通道电流以及动作电位进行记录。全细胞记录成功率高可达60%。

实验结果

典型的单细胞NaV电流、KV电流、AMPA电流以及动作电位如图1-4所示。

图1：在加入1µM河.豚毒素（TTX）前（黑色曲线）与加入后（红色曲线）的典型NaV电流（上图）及其电流-电压关系（下图）。

图2：在加入30µM四乙铵（TEA）与4mM 4-氨.基吡啶（4-AP）前（黑色曲线）与加入后（红色曲线）的典型KV电流（上图）。通过将受阻电流（红色）从初始电流（黑色）中相减，可以绘制出对阻滞剂敏感且具有外向整流特性的电流-电压关系（下图）。

图3：在加入100µM CTZ（增强剂）的条件下，加入150µM AMPA（激动剂）所诱导的典型AMPA受体电流。实验流程为：首先用增强剂预孵育细胞（LP1，左图），随后通过加入激动剂激活受体（LP2，中图），最后用生理盐水冲洗（LP3，右图）。

图4：在电流钳斜坡刺激（从-100pA到+75pA）的条件下，膜电位的变化过程。可以看到，当膜电位跨越放电阈值时，神经元产生了一个动作电位。

讨论

如预期那样，NaV电流在加入1µM河.豚毒素（TTX）后被完全阻断（图1）。而KV电流在加入30mM四乙铵（TEA）和4mM 4-氨.基吡啶（4-AP）后仅部分受阻，剩余的电流可能来源于漏电流，或由其他阴离子（如F⁻或Cl⁻）介导的电流（图2，上图）。通过将受阻电流（红色曲线）从原始电流（黑色曲线）中相减，可以得到对阻滞剂敏感并表现出外向整流特性的电流-电压关系（图2，下图）。

AMPA受体的激活则通过在100µM环噻嗪（CTZ，增强剂）存在的条件下加入150µM AMPA（激动剂）实现，随后用细胞外液进行洗脱，电流消失（图3）。最后，我们在电流钳斜坡刺激（从-100pA到+75pA）的条件下成功记录到单个动作电位。当膜电位达到约-50mV的阈值电位时，神经元触发放电（图4）。

在使用QPC对hiPSC诱导的神经元进行实验时，关键步骤是将神经元网络系统分离为纯净且存活良好的单细胞悬液。

对于更高级的应用，自动化膜片钳（APC）结合hiPSC神经元可用于疾病表型的检测以及动作电位的测量。