Bei der Entwicklung neuer Medikamente ist es von entscheidender Bedeutung, ihre Auswirkungen auf Ionenkanäle im Körper zu verstehen, wie zum Beispiel auf den Ionenkanal des humanen Ether-a-go-go-related Gene (hERG), der in Neuronen und Herzmuskelzellen vorkommt. Das Blockieren von hERG-Kanälen kann den normalen Herzrhythmus stören und möglicherweise zu einer tödlichen Erkrankung namens Torsade de pointes führen.
Aktuelle Methoden zur Beurteilung dieser Effekte umfassen typischerweise invasive Verfahren wie Patch-Clamp-Techniken oder Fluoreszenzmikroskopie. Diese Methoden verändern die Zelleigenschaften und können die Messgenauigkeit beeinträchtigen. Sie erfordern spezielle Geräte und Fachwissen, was Kosten und Komplexität erhöht.
Um diese Herausforderungen anzugehen, haben Forscher unter der Leitung von Daisuke Kawashima, einem Assistenzprofessor an der Graduate School of Engineering der Chiba University, eine neuartige, nicht-invasive Methode zur Echtzeitbewertung der Auswirkungen von Medikamenten auf hERG-Kanäle vorgeschlagen. Die Arbeit ist veröffentlicht im Journal Labor auf einem Chip.
Sie entwickelten einen Leiterplattensensor, der elektrische Impedanztomographie (EIT) mit extrazellulärer Spannungsaktivierung (EVA) kombiniert. EIT misst Impedanzänderungen, die durch Ionenbewegung verursacht werden, und bietet räumliche Informationen über die extrazelluläre Ionenverteilung. Bei EVA werden kontrollierte extrazelluläre Spannungen angelegt, um Änderungen der Ionenkanalaktivität herbeizuführen.
Dieser integrierte Ansatz ermöglicht es Forschern, hERG-Kanäle nicht-invasiv zu aktivieren und Änderungen des Ionenflusses als Reaktion auf die Arzneimittelexposition in Echtzeit zu überwachen.
Mehr Informationen:
Muhammad Fathul Ihsan et al., Nicht-invasives hERG-Kanal-Screening basierend auf elektrischer Impedanztomographie und extrazellulärer Spannungsaktivierung (EIT–EVA), Labor auf einem Chip (2024). DOI: 10.1039/D4LC00230J