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L’Università di York utilizza gli strumenti per patch-clamp Axon per studiare il ruolo dei canali delle pannexine nell’epilessia

Università di York

Georg Zoidl

Paige Whyte-Fagundes

Amplificatore per microelettrodi MultiClamp 700B

Sistema di acquisizione dati a basso rumore Axon Digidata 1550B più HumSilencer

Pacchetto software pCLAMP 11

La sfida

Il laboratorio del professor Zoidl presso l’Università di York, in Canada, studia il ruolo dei canali delle pannexine nel sistema nervoso sia in condizioni fisiologiche che patologiche, utilizzando principalmente larve di pesce zebra come organismo modello nelle sue ricerche.

L’obiettivo è quello di risolvere una controversia che si è sviluppata in letteratura nell’ultimo decennio sul ruolo della pannexina 1 (Panx1) nelle convulsioni.

Sfruttando tecniche di editing genetico sui geni panx1 per indurre mutazioni con perdita di funzione, il laboratorio del professor Zoidl ha sviluppato un modello di epilessia nel pesce zebra per determinare se i canali Panx1 hanno ruoli distinti nelle convulsioni. Utilizzando strumenti di elettrofisiologia, i ricercatori hanno registrato i potenziali di campo locali associati all’attività convulsiva in reti neuronali selezionate di larve di pesce zebra di 6-7 giorni di età in vivo.

Il team mantiene intatti i circuiti neuronali durante le registrazioni e abbina i dati elettrofisiologici ai risultati degli esperimenti di fenotipizzazione comportamentale, un approccio che permette di ottenere nuove informazioni approfondite sul ruolo di Panx1 nell’epilessia. Come molti altri elettrofisiologi, i ricercatori devono fare i conti con il problema dell’interferenza del rumore alla frequenza di linea nelle loro apparecchiature di elettrofisiologia.

Patch-clamp Axon per lo studio dei canali delle pannexine nell’epilessia utilizzando larve di pesce zebra

La soluzione

La funzione HumSilencer del sistema Axon Digidata 1550A/B permette al team di eliminare il rumore alla frequenza di linea di 50/60 Hz e quindi di rilevare il segnale biologico. La funzione integrata adattabile HumSilencer è in grado di adeguarsi alle variazioni del rumore alla frequenza di linea nel tempo. L’apprendimento adattivo del rumore può essere disabilitato in circostanze specifiche in modo che i pattern del rumore possano essere conservati durante l’intero processo di registrazione. Il pattern di rumore conservato può essere resettato prima o dopo la fine di ciascuna nuova registrazione.

"Le nostre apparecchiature sono in grado di misurare le registrazioni di campo eseguite su larve di pesce zebra di 6-7 giorni di età in vivo. Siamo riusciti a eseguire questi esperimenti con grande efficacia e non c’è dubbio che la sensibilità delle apparecchiature Axon sia determinante nel permetterci di continuare a studiare i circuiti delle nostre nuove linee di pesce zebra geneticamente modificate.”

I risultati

La dottoranda senior Paige Whyte-Fagundes è stata fondamentale per lo sviluppo della configurazione elettrofisiologica necessaria per eseguire le registrazioni sul pesce zebra in vivo e per la conduzione del progetto che studia Panx1 nell’epilessia.

I membri del team hanno in programma di utilizzare la loro configurazione elettrofisiologica attuale per studiare la variabilità fisiologica dei canali delle pannexine nei circuiti neurali in una serie di linee di pesce zebra geneticamente modificate. Per il momento, sono stati in grado di rispondere a domande fondamentali sui ritmi cerebrali associati all’elaborazione visiva degli stimoli luminosi in pesci knockout per panx1. Inoltre, hanno determinato le proprietà neuroprotettive di Panx1 nel loro modello di convulsioni e hanno anche scoperto un modo per riposizionare un farmaco approvato dall’FDA per ridurre l’attività convulsiva nel pesce zebra.

In un recente articolo, hanno descritto la relazione tra il knockout di panx1a nel pesce zebra, le alterazioni del comportamento visuo-motorio e la segnalazione dopaminergica in una ricerca che combina analisi di RNA-seq, PCR in tempo reale, analisi del comportamento visuo-motorio ed elettrofisiologia in vivo.

Visuomotor deficiency in panx1a knockout zebrafish is linked to dopaminergic signaling

Maggiori informazioni sul laboratorio del professor Georg Zoidl sono disponibili sul profilo ResearchGate del gruppo