药物诱导的人类 herg 离子通道阻滞与患者潜在的致死性室性快速心律失常的易感性有关。近年来，fda 批准的一些药物由于对 herg 的脱靶作用而退出市场。因此，在药物发现过程的早期阶段，迫切需要鉴定能够阻断 herg 通道的化合物。在此，我们展示在 flexstation 3 多功能酶标仪上，一种新的钾离子通道检测试剂盒研究 herg 化合物活性的用途。这种分析方法利用了thallium离子 (tl+) 的渗透性，通过钾离子通道进入胞质，然后被一种新型荧光指示剂检测到。7 种参照的 herg阻滞剂在中等通量细胞试验中进行检测，并将 flipr tetrasystem 和 ionworks barracuda plus automated patchclamp system 收集的数据值进行比较。
优点
• 细胞水平的钾离子通道活性的功能测定
• 均相免洗特性可降低孔间差异并简化操作流程
• 相比于非均质化实验，扩展了信号窗口
材料和方法
flipr 钾离子通道检测试剂盒 ( 图 1 ) 含有thallium对敏感的指示剂。在起始的染料加样步骤，thallium离子指示剂以乙氧基甲基酯(am) 的形式通过被动扩散穿过细胞膜进入细胞内。细胞质的酯酶可切割 am 酯并释放其活性荧光构型。此外，一种掩蔽染料应用于细胞外以降低背景荧光。细胞被钾离子和thallium离子的混合物或thallium离子存在下的配体刺激，可以激活钾离子通道。荧光信号的增加表示thallium离子流入细胞内，确切地说是通过钾通道流入，因此显示了钾离子通道功能性的活性 测量。flipr potassium assay explorer kit (moleculardevices cat# r8222) 试剂盒包含thallium离子敏感的染料，掩蔽染料用于均质化操作，200 mm 硫酸钾，50mm thallium sulfate，5x 无氯缓冲液，hbss + 20 mm hepes 缓冲液。此试剂盒支持 10 块
96 孔或 384 孔板。实验流程如图 2。
制备化合物
化合物的疏水性质影响表观效力值，可能是由于与实验器具的非特异性结合。在这项研究中，化合物首先在 100% dmso
中稀释，然后在检测前立即与 hbss + 20 mm hepes 缓冲液一同转移至玻璃内衬的聚丙烯板中。
实验流程
人 herg 离 子 通 道 基 因 kv11.1 稳 定 转 染 的 cho 细 胞， 由chantest corporation (cleveland, oh) 公司提供。在实验前两天，以 25000 个细胞 / 孔的密度将细胞种在黑色透明底的 96 孔板中，加入含有选择抗生素的生长培养基并在 37℃和 5% co2 环境下孵育。在实验前的 24 小时，将生长培养基换成含有四环素的诱导培养基。实验前的 4 小时，将细胞孵育温度从 37° c 切换到 28℃，以增强细胞膜上 herg 离子通道的表达。微孔板细胞与染料一起在室温下避光孵育 1 小时。药理学分析时，首先加入 herg 通道阻滞化合物，室温孵育30 分钟。在 flexstation 3 酶标仪检测时，添加先前优化过的刺激缓冲液至每个孔中。在 softmax pro 软件中设置激发波长 485nm, 发 射 波长 538nm。每列的信号采集大约 120秒， 间 隔 1.52 秒。 为了 进行对比，使用 fluxor assay kit(life technologies) 试剂盒，按其实验手册进行平行试验。数据分析在 softmax pro 软件和 graphpad prism 软件中完成。
通过确定刺激 herg 通道所需的thallium和钾 的最佳浓度进行实验方法的开发。在微孔板中测试不同浓度组合的硫酸钾和thallium sulfate的刺激缓冲液，thallium离子和钾离子缓冲液使用 1x 无氯缓冲液稀释。thallium sulfate和硫酸钾每摩尔有两倍量的阳离子，因此我们认为它们的阳离子浓度是各自浓度的 2 倍。检测时，将刺激缓冲液加入孔中的细胞，比 较不同浓度组合的信号轨迹，以确定提供最大信号的最佳浓度组合。使用 flipr tetra system 得到的数据显示，能够刺激 herg 并提供最大信号的*或最终的thallium离子浓度是 1 mm，钾离子浓度时 10 mm。
电生理
为了进行比较，从 ionworks barracuda 全自动膜 片钳系统获得了同一组 herg 通道阻断剂的 ic50 值 ( 图 3 )。为了捕获化合物使用依赖性的效应，在化合物添加前后，施加 5 次 0.1hz 的电压。herg 尾电流在第五次扫描时的峰值振幅被用来测量该化合物的效应。
结果
在 flexstation 3 酶标 仪上使 用 flipr 钾离子通道检测试剂盒鉴定七个已知的 herg 通道阻滞剂。化合物的浓度响应曲
线如图 4。 在 flipr tetra system、ionworks barracudasystem 两套系统上得到的 ic50 值进行对比，如表 1 所示。这三种检测系统中的 ic50 值在半对数 (1/2log) 范围内有较好的相关性，化合物效价的排序保持不变。另外，有四个化合物 被用来评估基于thallium离子的参照实验试剂盒 ( fluxor 钾离子通道实验 ) 的性能 ( 图 5 )。除了cisapride之 外，实验获得 的 ic50 值都是相似的，如表 2 所示。cisapride通过flipr 钾离子通道检测试剂盒得到的 ic50 值更接近于 flipr tetra system、ionworks barracuda system 两套系统得到的值。flipr 钾离子通道检测试剂盒提供的平均信号窗口约为 225% ( % 确定为基线 )明显高于 fluxor 试剂盒的平均值 90%，每组 8 个样本。为了进行统计分析，能*阻断 herg 通道响应的 4um terfenadine作为阴性对照，阳性对照选择引起最大的herg 通道响应的刺激缓冲液。flipr 钾离子通道检测试剂盒获得的更高 z 因子得益于更低的孔间变异性和更宽的信号窗口 ( 图 6 )。这可能是因为 flipr 钾离子通道检测试剂盒是一种真正的均质性检测实验，不需要清洗步骤或更换介质，因此具有更低的孔间变异性。
结论
flipr 钾离子通道检测试剂盒使用均质化、无需清洗的操作方案来测量钾离子通道的功能活性。此研究中，我们使用一系列的参照的 herg 阻滞剂来证明 flexstation 3 酶标仪的获得的结果与使用 flipr tetra system 和电生理方法产生的数据具有强烈的相关性。
另一组实验中，flipr 钾离子通道检测试剂盒相比于竞争试剂盒产品，显示了明显更大的试验窗口和更高的 z 因子。改进
的试验质量联合 flexstation 3 多功能酶标仪的中等通量能力或者 flipr tetra system 的高通量能力，能够在药物发现的
早期过程为 herg 的特征分析提供一个有力的平台。