在细胞的复杂网络中，离子通道不仅存在于质膜，同样也广泛分布于各类细胞器内部，例如溶酶体、线粒体、内质网和细胞核。它们在维持细胞功能及响应外界刺激中扮演着关键角色，同时也是许多疾病发生的核心节点。因此，研究细胞器离子通道显得尤为重要：

研究细胞器离子通道的重要性

• 调控离子梯度与跨膜电位
• 涉及钙信号传导、pH调节、细胞凋亡等核心机制
• 与众多重大疾病密切相关，如神经退行性疾病、癌症、代谢综合征及溶酶体贮积病

不同细胞器中的离子通道概述

溶酶体

溶酶体通过维持酸性环境来降解生物大分子。当通道功能异常时，会阻碍自噬，进而引发神经退行性变化。

线粒体

线粒体中的离子通道参与能量代谢及凋亡调控，其功能失衡可能导致氧化磷酸化障碍与异常细胞死亡。

内质网

内质网通过储存和释放钙离子参与肌肉收缩、分泌和增殖等过程。其通道的失调与代谢病以及应激损伤密切相关。

细胞核

尽管研究较少，但越来越多的证据表明，细胞核内的离子通道参与基因表达及染色质重塑。

细胞器离子通道在细胞生命活动中承担着核心调控功能，作用绝不容忽视。深入解析这些通道的生理与病理机制，将为靶向性药物的设计与开发提供新的理论依据和方向。

PG电子的Qube384全自动膜片钳系统

PG电子的Qube384全自动膜片钳系统推动离子通道研究进入“细胞器时代”，使用该系统建立了STIM1/Orai1钙电流记录平台。STIM1/Orai1介导的钙电流ICRAC是细胞钙信号研究中的重要方向，也是多种生理及病理状态（如免疫应答、肿瘤进展）的关键调控环节。

通过PG电子的Qube384系统建立的全自动化膜片钳测定方法，能够高通量、标准化地记录STIM1/Orai1通道活动，为钙信号机制研究与药物筛选提供了有效的技术平台。

钙信号的核心作用

钙离子（Ca²⁺）是细胞信号传导的核心第二信使，广泛参与胞内外稳态维持、细胞增殖及分化等过程。在内质网钙储耗竭后，STIM1/Orai1复合体形成ICRAC通道，诱发储存操作性钙进入（Store-operated calcium entry, SOCE）。该机制可通过膜片钳技术直接记录通道电流变化。

以往传统手工膜片钳耗时耗力，难以满足高通量筛选的需求。PG电子的Qube384全自动化膜片钳平台能够同时进行384孔通道记录，提供GΩ级封接质量，支持完整协议设计与液体处理。这一系统的全自动运行使其适用于高通量化合物筛选。

高效的激活策略

在这个平台上，采用两种不同的策略来激活ICRAC：一是细胞内液更换法（Exchange Intracellular Solution，IP₃激活），通过Qube系统内液体通道交换引入IP₃，诱导ER钙储耗竭。二是细胞破膜释放预载激动剂法（Whole cell caging of Agonist），在打破膜前向内液预加载IP₃，以避免激活延迟，提高了激活精度与实验效率。

通过添加钙通道阻断剂进行药理学验证，结果显示，Qube384平台在两种激活策略下均能实现高重复性和有效记录。PG电子的这一全自动化膜片钳方案不仅实现了STIM1/Orai1通道电流的高质量记录与验证，更显著简化了药物筛选流程，减少后续验证工作量。

细胞器离子通道不仅是“背景角色”，它们是调节细胞命运的核心“枢纽”。理解其功能与病理机制，将为我们开发新型靶向药物提供崭新方向。未来，PG电子的Qube384有望成为钙信号研究与新药筛选的重要技术平台。