膜片钳技术的应用

1976年德国马普生物物理研究所Neher和Sakmann创建了膜片钳技术（patch clamp recording technique）。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的或多个的离子通道分子活动的技术。它和基因克隆技术（gene cloning）并架齐驱，给生命科学研究带来了巨大的前进动力。

1.对单细胞形态与功能关系的研究

通过把单细胞逆转录多聚酶链反应技术和膜片钳技术相结合，在全细胞膜片钳记录下，把整个细胞（包括细胞膜）或者单细胞内容物吸入电极，把 细胞内存在的各种mRNA全部快速地逆转录为cDNA，再通过常规PCR扩增和待检的特异mRNA的检测，通过这能够在分子水平上解释形态相似而电活动不同的结果或者替单细胞逆转录多聚酶链式反应提供标本，在分子水平上解释了同一结构中形态非常相似但功能不同的事实。

2.对离子通道生理与病理情况下作用机制的研究

为了了解离子的生理意义及其在疾病过程中的作用机制，需要在各种生理或病理情况下，对细胞膜某种离子通道特性进行研究。如对钙离子在脑缺血神经细胞损害中作用机制的研究说明，缺血性脑损害过程中，Ca2+ 介导现象有着非常重要的影响，缺血缺氧造成Ca2+通道开放，出现Ca2+超载是由过多的Ca2+进入细胞内导致的，从而损害神经元及细胞膜，使得膜转运功能出现障碍，严重的能够导致神经元坏死。

3.在心血管药理研究中的应用

膜片钳技术广泛应用于膜片钳技术，不断更新了对血管疾病和药物作用的认识，并且形成了许多关于其病因学与药理学方面的新观点。就像正如诺贝尔基金会在颁奖时所言：“Neher和Sadmann的贡献有利于了解不同疾病机理，为研制新的更为的药物开辟了道路”。

4.和药物作用相关的心肌离子通道

由于各种离子通道对膜电位和动作电位稳态的维持而使得心肌细胞功能保持正常。这些年以来，在人类心肌细胞离子通道特性的研究中，国外学者进展颇多，心肌药理学实验由动物细胞模型向人心肌细胞的可能性增大。

5.在神经科学中的应用

膜片钳技术和离体脑片技术结合，不仅能够对定位神经元离子通道进行研究，而且能够研究神经元突触的联系，相较于使用培养的或急性分散的神经元，膜片钳技术优势很大。

6.对药物作用机制的研究

在通道电流记录中，在不同时间、不同部位（膜内或膜外）能够施加各种浓度的药物，对于它们对通道功能的可能影响进行研究，了解那些对于影响人和动物生理功能选择性作用于通道的药物的分子机理。目前为止，前膜片钳技术在这个领域应用Z为广泛，不仅在西药药物机制的探讨被使用，而且在重要药理的研究上被广泛使用。

7.膜片钳技术在通道研究中的重要作用

应用膜片钳技术能够对单离子通道电流及其开闭时程直接进行观察和分辨，对离子通道的离子选择性进行区分，与此同时能够发现新的离子通道及亚型并且可以在记录单细胞电流和全细胞电流的基础上对细胞膜上的通道数和开放概率进行进一步计算，还能够对某些胞内或胞外物质对离子通道开闭及通道电流的影响进行研究。同时被用来对细胞信号的跨膜转导和细胞分泌机制进行研究。和分子克隆和定点突变技术相结合，膜片钳技术能够被用来研究离子通道分子结构与生物学功能关系。利用膜片钳技术还能够被用来分析药物在其靶受体上作用位点。

8.高通量筛选和创新药物研究

现在的离子通道高通量筛选一般都是进行对信息量要求不太高，要求速度快的，样品数量多的初级筛选。Z近几年，主流的技术市场分别是根据荧光探针与膜片钳作为基础。自动化膜片钳等一些新技术由把灵敏度高等特点与自动化、微量化技术相结合形成的。