Hochdurchsatzverfahren für Ionenkanal-modulierende Substanzen

Ionenkanäle sind integrale Proteine in der Plasmamembran und ermöglichen die erleichterte Diffusion von Ionen entsprechend deren elektrochemischen Gradienten, wodurch das Membranpotential lokal schnell geändert werden kann. Die Offenwahrscheinlichkeit der einzelnen Kanäle und die Zusammensetzung der Kanalpopulation bestimmen das Ruhemembranpotential der Zellen sowie ihre elektrische Erregbarkeit, die zum Beispiel bei Aktionspotentialen in Nerven- und Muskelzellen eine wichtige Rolle spielen. Ionenkanäle nehmen in der medizinischen Forschung einen großen Stellenwert ein, da sie zum einen als potentielles Zielmolekül für Medikamente (z. B. Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Schmerz) von Interesse sind, zum anderen aber durch z.T. unvorhergesehene Wechselwirkungen mit Medikamenten unerwünschte Nebenwirkungen hervorrufen können. Aus diesen Gründen ist es wichtig, Systeme zu etablieren, um die Wirkung von Substanzen auf Ionenkanäle untersuchen zu können.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Testverfahren entwickelt, das die Veränderung des Membranpotentials von Zellen, die Ionenkanäle stabil exprimieren, mit Hilfe eines potentiometrischen Farbstoffes messen kann. Das Testverfahren wurde anhand des K+-Leckkanals KCNK2 und des potentiometrischen Fluorophors DiBAC4(3) etabliert. Das hier entwickelte Testverfahren stellt eine gute Alternative zu elektrophysiologischen Untersuchungen der Wirkung von Substanzen auf Ionenkanäle dar. Zusätzlich könnte das Verfahren (wie hier beim KCNK2-Kanal gezeigt) dazu eingesetzt werden, die Aktivität zellulärer Kinasen und Phosphodiesterasen über die Regulation von Ionenkanälen zu untersuchen.