patchclamptechnieken

Patchclamptechnieken zijn electrophysiologische methoden waarmee het elektrische gedrag van individuele cellen kan worden gemeten door een glas micropipet tegen de celmembraan aan te brengen en een hoge-impedantie verbinding (gigaseal) te vormen. Hiermee kunnen ionkanalen in de membraan worden geanalyseerd onder gecontroleerde condities. De technieken maken onderscheid tussen meerdere configuraties en hoofdstijlen zoals voltage-clamp en current-clamp.

Historisch gezien werden patchclamptechnieken ontwikkeld in de late jaren zeventig door Erwin Neher en Bert Sakmann. Hun werk maakte directe meting van ionkanalen mogelijk en leverde in 1991 de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde op. De methode heeft sindsdien een centrale rol gespeeld in de bestudering van neuronale excitabiliteit, hartspierfunctie en farmacologische modulatie van ionkanalen.

De belangrijkste configuraties zijn cell-attached patch, whole-cell patch, inside-out patch en outside-out patch. Bij cell-attached wordt alleen een beperkte membraangebied gemeten; bij whole-cell wordt het membraan tijdelijk doorbroken om de hele cel te kunnen bestuderen; inside-out en outside-out geven toegang tot het intracellulaire of extracellulaire oppervlak van een enkel kanaal. In voltage-clamp kan de membraanpotentiaal worden gecontroleerd terwijl ionenstromen worden gemeten; in current-clamp wordt de somische membraanstroom gemeten terwijl het potentiaal varieert.

Toepassingen omvatten karakterisering van ionkanalen, studie van synaptische transmissie, farmacologisch screening en onderlinge interacties in neuro- en spierweefsels. Technische uitdagingen blijven bestaan, zoals het verkrijgen van stabiele gigaseals, hoge weerstand en ruwe intracellular oplossingveranderingen. Moderne ontwikkelingen omvatten automatisering en hoge-doorvoer patch-clamp voor screening.