創薬スクリーニングへの応用

A low-noise multi-electrode array system forin vitro extracellular electrophysiology

MED64システム（多点平面電極システム）について

MED64システムは1997年に世界で初めて商業製品化された多点平面電極システム（マルチ・エレクト

ロードアレイ・システム）です。多点平面電極システムは欧米を中心に普及し、現在は脳神経及び循環器分野の基礎研究で広く活用されています。また、その簡便性と効率性が評価され、近年創薬スクリーニングへの応用が急速に広まりつつあります。

ガラス基板上に64個の平面微小電極がパターニングされています(MEDプローブ）。この電極上に組織切片を載せて、（或いは細胞を培養して、）平面微小電極で細胞外電位が測定できます。本電極からは電流刺激も可能で、刺激電極はソフトウエアで選択できます。自発・誘発応答測定共にガラス電極操作が一切不要です。特別な訓練を要せず、電気生理未経験者でも簡単・確実に測定ができます。

電極の材質には白金黒が用いられ、そのインピーダンスはわずか7-10 kΩで市場最小を誇ります。このローインピーダンス電極により、本システムは外来ノイズの影響をほとんど受けません。シールド等電気生理用の特別な環境・設備を要せず、実験机の上に設置可能。ノイズ除去に煩わされず毎日安定して測定が行えます。

2

平面電極による細胞外電位記録

ローノイズにより、高いS/N比が得られます。加算平均等の処理を行わずに高品質なデータが収集され、高いデータ再現性が得られます。急性組織切片からの細胞1個の応答やアーリーステージの幹細胞由来細胞の微弱応答も簡単・確実に測定できます。

ローインピーダンス電極により、0.1Hzの低周波から10kHzの高周波まで様々な応答の測定が可能です。

細胞に電極を挿入しない為細胞を傷つけません。常に安定した状態を保ちながら長期間の記録が可能です。

試料をインキュベータの中に入れての測定が可能です。数週間から数ヶ月間に渡る慢性評価にも最適です。

ローインピーダンスの白金黒電極は、電流刺激にも優れており、高品質な誘発応答の測定が可能です。また、200μA程度の大電流刺激も可能です。

専用ソフトMobius (米国 WitWerx社製)により、データ収集・オンライン解析が可能です。

端子

電極（白金黒） (50x50 or 20x20 mm)

ガラス導線(ITO, 0.1 mm) 絶縁膜(polyacrilamyde,1.5 mm)

平面電極構造（左）と64点電極拡大図(右） MED64システム実験風景

MED64システム

電極上に試料を載せるだけで測定可能

市場最小インピーダンス電極によるローノイズと高S/N比

電気生理未経験者でも簡単・確実に高品質なデータ取得が可能

平面電極による測定で細胞を傷つけない

試料をインキュベータに入れたまま測定可能。長期記録に最適。

Mobiusソフトウエアによるオンライン解析

特 徴

MED64システム

MED64マルチスライスシステム

システム・ラインナップ

MEDプローブ（1個）

MEDコネクタ（1個）

MED64ヘッドアンプ

MED64メインアンプ

PC

MED64 Mobius ソフトウエア

1個のＭＥＤプローブを用いて、1つの試料から64点同時に測定します。

64点いずれの電極からも電流刺激が可能です。（同時に最大2点まで）

急性切片・組織培養・分散培養のいずれにも対応可能。

In vitro電気生理実験・化合物評価に最適です。

64個の電極を生かした部位特異性評価、シグナル伝達速度等の評価に最適です。

MEDプローブ（4個）

MEDコネクタ（4個）

MED64 チャネルデバイダ (16ch x 4)

MED64ヘッドアンプ

MED64メインアンプ

ＰＣ

MED64 Mobius ソフトウエア

4個のMEDプローブを用いて、4つの試料から同時に測定が可能。実験効率が大幅にアップします。（64個中16個の電極を使用）

4各試料に電流刺激の印加が可能です。刺激ポイントは16個の電極から任意の２点を選択可です。

急性切片・組織培養・分散培養のいずれにも対応可能。

MEDデュアルチャンバープローブと併用して、8試料での同時測定も可能。

組織切片を用いた創薬スクリーニングに最適です。

システム構成

MEDプローブは全18種類から各実験にあったものを選択できます。

システム構成

チャネル選択例。上記以外のパターンも選択可能です。記録チャネルは工場出荷時に設定されます。出荷後の変更はできません。

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12 13 14 15 16

17 18 19 20 21 22 23 24

25 26 27 28 29 30 31 32

33 34 35 36 37 38 39 40

41 42 43 44 45 46 47 48

49 50 51 52 53 54 55 56

57 58 59 60 61 62 63 64

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12 13 14 15 16

17 18 19 20 21 22 23 24

25 26 27 28 29 30 31 32

33 34 35 36 37 38 39 40

41 42 43 44 45 46 47 48

49 50 51 52 53 54 55 56

57 58 59 60 61 62 63 64

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12 13 14 15 16

17 18 19 20 21 22 23 24

25 26 27 28 29 30 31 32

33 34 35 36 37 38 39 40

41 42 43 44 45 46 47 48

49 50 51 52 53 54 55 56

57 58 59 60 61 62 63 64

Type A Type B Type C

MED64チャネルデバイダとMEDコネクタ

4

MED64システム

PC

68pinコネクタ 68pinコネクタ 68pinコネクタ

68pinコネクタ

MED64 チャネルﾃデバイダ① ② ③ ④

MEDコネクタMED-C03

MEDコネクタMED-C03

MEDコネクタMED-C03

68pinコネクタ

MEDコネクタMED-C03

MED プローブ

MED64メインアンプ

MED64ヘッドアンプ

MED64 マルチプローブ・ システム

新アンプの導入により高速処理が可能になりました！

MED-C03

Unit #1

MED-C03

Unit #2

MED-C03

Unit #3

MED-C03

Unit #4

MED-C03

Unit #5

MED-C03

Unit #6

MED-C03

Unit #7

MED-C03

Unit #8

#1 #1#2#1 #3 #4 #5 #6 #7 #8

INPUTプローブ・セレクター

MED-A64SF1

INPUTプローブ・セレクター

MED-A64SF2

4-HeadセレクターとMobius Workflow Managerにより、４個のMEDプローブを順次切り替えて測定します。

4Head セレクターは２台縦続接続が可能。最大８個のMEDプローブまで切り替えが可能です。

１度の実験で4～８サンプルからの測定（全64chで）が可能です。

実験効率が飛躍的に向上します。

iPS/ES由来心筋細胞を用いたQT延長スクリーニング、脳組織切片を用いたターゲット探索や毒性評価等に最適です。

REC

REC

REC

REC

REC

REC

REC

REC

REC

REC

RECUnit #1

Unit #2

Unit #3

Unit #4

Unit #5

Unit #6

Unit #7

Unit #8

2011年10月発売予定

各ユニット記録タイミングダイヤグラム

システム構成図 MED64アンプMED-A64MD1 / MED-A64HE1

MEDプローブ（4-8 個）

MEDコネクタ（4-8 個）

MED64プローブ・セレクター (1-2 台)

MED64ヘッドアンプ

MED64メインアンプ

ＰＣ

MED64 Mobius ソフトウエア

MEDプローブ

型番 アレイサイズ(a)

電極サイズ (b) 電極間

距離 ( c)

リファレンス

電極間距離

チャンバー高さ

MED-P2105 0.7 x 0.7 mm 20 mm x 20 mm 100 mm 8.5 mm 5 mm

MED-P210A 0.7 x 0.7 mm 20 mm x 20 mm 100 mm 8.5 mm 10 mm

MED-P5155 1 x 1 mm 50 mm x 50 mm 150 mm 8.5 mm 5 mm

MED-P515A 1 x 1 mm 50 mm x 50 mm 150 mm 8.5 mm 10 mm

MED-P5305 2 x 2 mm 50 mm x 50 mm 300 mm 9.2 mm 5 mm

MED-P530A 2 x 2 mm 50 mm x 50 mm 300 mm 9.2 mm 10 mm

MED-P5455 3 x 3 mm 50 mm x 50 mm 450 mm 10.2 mm 5 mm

MED-P545A 3 x 3 mm 50 mm x 50 mm 450 mm 10.2 mm 10 mm

標準8x8 アレイ

ガラス基板上に64個の平面微小電極がパターニングされています。

組織切片を直接電極上に載せ、測定します。培養実験の場合はチャンバー内で直接培養して測定します。

白金黒素材の電極により実力値7-10 kΩ（1kHz,50mV 正弦波印加時）の低インピーダンスが実現。シールド等特別な環境を要せず、常に安定したローノイズと高S/Nが得られます。

64点の電極はいずれも刺激の印加が可能です。

デュアルチャンバープローブのパーティションが無いタイプのプローブです。

1チャンバー内に2枚のスライスを載せることが可能です。

１スライス内の離れた２エリアからの応答測定が可能です。

デュアル・スライスプローブ

10m

m

12m

m

22

ｍｍ

MEDプローブ上電極拡大図

(a)

(c)

(b)

MEDプローブ

MED-P515A上ラット海馬スライス

MED-P515A上マウス海馬スライス

6

デュアルチャンバープローブ

22m

m

10mm

10m

m

12m

m

2m

m

MEDプローブ上のチャンバーがパーティション（仕切板）によって完全に分割され、各チャンバー内に32個の電極が配列されています。

1個のプローブ上で2つの培養が可能です。均一条件下の2つの培養

から同時に測定可能な為、薬効評価の比較等に最適です。実験の効率もアップします。

パーティションの高さは5mm、10mmの2種類から選択可能です。

#1 #8

#32#25

#33 #40

#57 #64

(a)

(a)

Ref. Electrodes

MED-P530A上ラット海馬スライス

MED-P545A上ラット海馬スライス

型番 電極直径

電極間距離最小部 (a)

チャンバー高さ

MED-P50035 50 mm 150 mm 5mm

MED-P5003A 50 mm 150 mm 10mm

型番 電極直径 電極間距離最小部(a)

仕切板高さ チャンバー高さ

MED-P5D15A 50 mm 150 mm 10 mm 10mm

MED-P5D15B 50 mm 150 mm 5mm 10mm

[ガラス基板部]

基板： ガラス (50 x 50 x 0.7 mm)

円筒部： ガラス (OD: 25 mm,ID:22 mm)

導電部： Indium Tin Oxide (ITO: 0.1 mm)

絶縁層： アクリル(1.5 mm)

サイズ： 50 x 50x 5.7 mm (MED-P####5)

50 x 50 x10.7 mm (MED-P####A)

[リファレンス電極部]

構成: ITO + Platinum Black

電極数： 4

サイズ: (200 x 200 mm) x 4 (8x8アレイ）

(Φ100 mm x 4) x 4 (その他）

インピーダンス: <2.2 kΩ

(1kHz, 50mV 正弦波印加時）

[記録電極部]

構成: ITO + Platinum Black

電極数: 64 (61: MED-P2H07#)

インピーダンス: <22 kΩ (標準値:7 kΩ）(MED-P5####)

<30 k Ω（標準値10kΩ）(MED-P2####)

(1kHz, 50mV 正弦波印加時）

刺激電圧: < 1V

刺激電流: <200 mA, 0.1 msec

仕様

４サンプル・プローブ

６４個の電極が4x4(１６個）のブロックに分割して配置されています。

１台のMED64システムで４サンプルからの測定が可能です。

幹細胞由来心筋（神経）細胞塊を用いた測定に最適です。

チャンバーは1well, 2well, 4wellの３種類。各well共、標準ガラスプローブタイプと、上記細胞塊トラップ用ドライフィルム装着タイプから選択が可能です。

参照電極

2well 4well 5mm

5.5

mm

800um

800um

2010年10月発売予定

創薬スクリーニング対応用新製品発売！

1well

型番 MED-P5004A, MED-P50045 （1well） MED-P5DF15 （2well） MED-P5FF15 （4well）

4サンプルプローブ電極配列図

64点でデータを収集し、オンライン・オフラインで解析が可能です。

シンプル&ユーザーフレンドリーをコンセプトとしたソフトです。実験プロトコルの設定から測定・解析・エクスポートまで、タスクパネルを利用して簡単に操作できます。

基本的な実験ワークフローをテンプレートとして用意致しました。電気生理未経験者の方でも安心して即実験に取り組んで頂けます。

誘発応答解析(EP) パッケージ

測定、刺激パラメータを設定し、刺激ポイント以外の全チャネルで誘発応答（fEPSP）を記録しながら解析します。誘発応答波形の振幅・傾き・面積・時間等を計算し、計算値をグラフ化します。解析結果の平均値と標準偏差をフェーズ毎に自動計算し、グラフ化することができます。ドーズ・レスポンス・カーブの作成も容易です。

fEPSP解析： （左｝抽出された原波形 （右）グラフ化された計算値 1)Amplitude minimum （赤）,2) Slope 10-40% (青), 3)Time of Minimum to Half minimum が計算・表示されている。

MED64 Mobius ソフトウェア

8

搭載解析プロトコル*Amplitude (Minimum, Maximum, Peak to Peak)* Slope (10-90%, 10-40%, Linear fit)* Absolute Area* Area Pop Spike* Paired-pulse ratio for above protocols* Time of amplitude Minimum (Maximum)* Time of Amplitude Minimum (Max) to Minimum(Max)

* Time of Minimum (Max) to half-minimum (max)

Spike Sorter パッケージ

対象実験：脳急性スライスからのfEPSP応答測定・ＬＴＰ・ＬＴＤ 等

対象実験：脳急性スライス・培養からのスパイク応答測定 等

測定パラメータを設定し、全チャネルで自発応答の測定をします。設定された閾値を超えた応答をスパイクとして検出し、各チャネル毎に波形の近似に基づいてソーティングします。スパイク頻度を計算しグラフ化します。スパイク頻度の平均値と標準偏差をフェーズ毎に自動計算し、グラフ化することができます。ドーズ・レスポンス・カーブの作成も容易です。

スパイクソーティング

上左表にて閾値を設定。スパイク検出（中央左）、検出されたスパイク（中央右）、スパイク頻度（下）が表示される。

誘発応答波形解析、スパイクソーティング、スパイク頻度、ＱＴ延長測定、心筋波形解析、拍動周期解析等様々な解析が可能です。

オンライン（オフライン）で解析結果のドーズ・レスポンス・カーブの作成が簡単にできます。

充実したデジタルフィルターにより、高精度な解析も可能です。

様々なモデュールで構成されています。必要な解析モデュールのみをパッケージとして御利用頂けます。

QT パッケージ

主に心筋細胞（iPS/ES由来・初代培養・急性切片等）シグナル解析の為の新パッケージです。オンラインでQT延長測定やドーズ・レスポンス・カーブの作成が可能。iPS/ES細胞由来心筋細胞を用いたQT延長スクリーニング、分化後の細胞評価等に最適です。

拍動シグナルを検出し、心拍数・拍動間隔を計測・グラフ化します。検出された拍動シグナルの振幅・傾き・面積・時間等様々な波形解析が可能です。ピーク間の時間を測定し、その相関をみることにより、QT延長の測定が可能です。各グラフはエクセル(csv)でエクスポート可能です。

対象実験：心筋細胞からの応答測定・QT延長スクリーニング・拍動頻度計測 等

検出された拍動シグナル（下）と、計測・グラフ化された心拍数（上）、心拍間隔（中央）

(上図)検出された拍動シグナル波形（左） Time of Amlitude Max to Max の解析プロトコルによりピーク間の時間を計測しグラフ化。ピーク間時間の相関によりQT延長を測定している。（右）。その他、傾き・最大振幅等様々な波形解析も可能です。

(左図）上図データのドーズ・レスポンス・カーブ。各ポイントは上図フェーズ（黄色線）間の平均値を示す。

Designed by WitWerx, Inc

Filed Potential Duration (FPD)を測定することにより、簡単にQT延長の測定ができます。

幹細胞から分化した細胞塊を電極上に載せるだけで測定できます。特別な訓練を要せず、電気生理実験未経験者でも簡単に測定ができます。ポストHTS段階でのスクリーニングに最適です。

より生体に近い細胞塊を用いて応答を測定します。hERGチャネル以外の要因によるQT延長、或いはQT延長以外の異常も検出することができます。

QT延長スクリーニング

対象試料：幹細胞(iPS, ES)由来心筋細胞（細胞塊）

10

細胞内電位応答とMED64システムによる

細胞外電位応答の比較

細胞内電位応答

MED64システムによる

細胞外電位応答

MED64システムで測定される細胞外電位（フィールドポテンシャル）

応答波形

1.Membrane potential

2.Membrane potentialに

よって誘導されるField Potential

3. Sodium currentによって誘導されるField Potential

4.Calcium currentによって誘導されるField Potential

5.Potassium currentによって誘導されるField Potential

6.MED64システムで測定される細胞外電位応答

左図 1.は、心筋の活動電位の典型的な細胞内電位波形です。

これに対し、心筋の活動電位によって誘導される細胞外電位（フィールド・ポテンシャル）の波形は、主として、左図2.～5.の各々の要因による波形の合成波形となります。

2.は細胞内電位の電界によって発生する細胞外電位波形であり、3.～5.は、細胞内と細胞外の間に流れる電流によって発生する細胞外電位波形で、2.と3.～5.の電位極性は反対方向となります。

細胞塊のバラツキや電極との位置関係の違い等により、2.～5.の各々の要因の支配バランスが変わる為、測定される細胞外電位波形はかなり異なって見えることがあります。

しかしながら、全般的に左図6.のような波形で脱分極フェーズと再分極フェーズが現れ、この２ピーク間の時間を計測することにより、FPD（フィールド･ポテンシャル・デュレーション）の変化を測定することが可能です。

更に、その相関をみることによって、QT延長の評価をすることが出来ます。

ECG(心電図）波形

脱分極 再分極

脱分極

ヒトiPS胞由来心筋細胞から得られた自発応答

再分極

FPD測定によるQT延長スクリーニング

試料を100%湿度のインキュベータ内に入れた状態での連続測定が可能です。

Mobius QTソフトウｴアにより、オンラインでFPD延長の測定とドーズ・レスポンス・カーブの作成が可能

です。心拍数・拍動間隔のオンライン解析や振幅・スロープ等の波形解析も可能です。

ヒトiPS細胞由来心筋細胞から得られた応答波形[青：投与前 紫： E4031 (100 nM) 緑: E4031 (1mM)]E4031の投与によりField Potential Duration （ピーク間の時間）は延長し、再分極フェーズの傾斜が緩慢になった。

Mobius QT ソフトウエア上のTime of Amplitude Minimum to Max プロトコルを使用してピーク間の時間を計算してグラフ化。（上図）

下図は各投与フェーズ毎の平均値をグラフ化したもの。

E4031

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 100 200 300 400 500

Time (msec)

FP(m

V)

Control

10nM

100nM

1uM

E4031 Dose response

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

Control 10nM 100nM 1000nM

Tim

eof

Pto

P(m

sec)

E4031のフィールドポテンシャル・デュレーションに対する効果

STVFPD = 3.8

STVFPD = 4.3

STVFPD = 6.6

STVFPD = 8.7

Short-term variability FPD = ∑l FPD n+1 – FPD n l / ( N x 2 )

（左上図）ヒトiPS由来心筋細胞から得られた応答波形。E4031の投与により、Fieldpotential duration（ピーク間時間）は延長し、再分局フェーズの傾斜が緩慢になった。

（右上図） フィールドポテンシャル・デュレーションの平均と標準偏差をE4031の投与量毎に示したグラフ。

（下図）個々の応答生波形を比較し、Short-term variabilityを計算及びグラフ化。投与量の増大に伴い、Short-termvariabilityの増大が見られた。

iPS由来心筋細胞を用いた化合物評価

組織切片を用いた創薬スクリーニング

細胞より生体に近い組織切片を用いたターゲット探索や毒性評価は、創薬において益々重要性を高めてきています。

MED64システムでは、電極上に急性組織切片を載せて細胞外電位を測定します。従来法では困難を極めた組織切片を用いた電気生理的な薬効評価試験等が電気生理未経験者でも簡単・確実に行えます。

刺激ポイントはソフトウエアで選択可能です。最適な刺激位置が簡単に選択できます。

平面電極による測定は組織切片を傷つけません。灌流により安定した状態を保ちながら長時間に渡って薬効評価試験ができます。

64個の電極を生かした伝播異常や薬物の部位特異性検出等にも最適です。

Mobius ソフトウェアにより、オンラインでデータ解析が可能です。

脳・中枢 組織切片

海馬・大脳皮質・視床・視交叉上核・

脊髄・中脳・網膜 等

アルツハイマー等記憶関連（LTP、LTD)・てんかん、・うつ・肥満・鎮痛 等

心筋 組織切片

心房筋・心室筋スライス 心房細動・不整脈 等

対象試料と評価対象 (例)

培養細胞を用いた創薬スクリーニング

MEDプローブ上で直接細胞が培養できます。

平面電極による測定は組織切片を傷つけません。又、培養サンプルを100%湿度のインキュベータに入れての測定が可能です。数ヶ月に及ぶ薬物の慢性評価も可能です。

Mobius ソフトウェアにより、オンラインでデータ解析が可能です。

12

基礎実験・化合物評価

急性スライス・スライス培養・分散培養を用いた電気生理実験に広くお使い頂けます。

従来法では困難を極めた電気生理実験が電気生理未経験者でも簡単・確実に行えます。

ローインピーダンス電極により、常に安定したローノイズと高S/Nが得られます。

近年、再生医療研究のツールとして活用が急速に広まりつつあります。細胞を傷つけない平面微小電極は、幹細胞由来心筋（神経）細胞や、心筋シートの機能評価等にも最適です。又、MED64システム特有のローインピーダンス電極により、アーリーステージの微弱シグナルも確実に検出できます。

MED64システムを用いた論文は

http://www.med64.com/resources/publications.html#journal

脊髄海馬

視交叉上核 網膜

黒質

上丘

扁桃体

脳幹

中枢

心筋・平滑筋

左心房条片 左心室スライス

平滑筋

初代心筋培養

分散培養スライス培養

視交叉上核

小脳海馬

心筋シート

ＤＲＧ

海馬

大脳皮質

小脳

視交叉上核

急性スライス

視床下部

大脳皮質

サンプル別実験事例

iPS由来心筋細胞

ES由来心筋細胞

従来難しいとされたＬＴＰ実験も、MED64システムで簡単に行えます。刺激・記録共にガラス電極操作不要の簡単さに加え、ローインピーダンス電極により安定したローノイズで毎日実験が行えます。細胞にダメージを与える事無く、迅速、簡単に最適刺激位置が選択できます。

(左図）神経回路と各領域の刺激及び記録ポイントの模式図

（右図）左図模式図で示した部位で記録されたｆEPSP。それぞれの応答について記録部位とPaired pulse刺激の刺激間隔を表示している。AMPAモデュレーター（250 mM）投与前後を比較することにより、領域による薬物効果の違いを測定できた。

A： B：

C： D：

10.0 msec A,C,D

32.5 msec B

0.22 mV A,B,C0.10 mV D

CA1 50 ms (electrode pair #3) CA1 200 ms (electrode pair #3)

DG 50ms (electrode pair #1) MF 50ms (electrode pair #2)

AMPA modulator (250 mM)

中枢神経系への化合物作用評価事例

1. 長期増強現象（LTP）の評価

2. 多点記録による化合物の部位特異性評価

14

（左図） MEDプローブ上に置かれたC57BL6マウスの海馬スライス。CA1領域が中心になるように配置されている。図中の青色の電極(ch22) から刺激を与えfEPSPを63chで記録。

（右図）赤色の電極(ch29)で記録されたシーターバースト（TBS)刺激前後のフィールドEPSP（左側）波形とそれぞれのEPSPから求めたスロープ10-40% (赤）と最小振幅値（青）の時系列変化（右側）。

3. コリン作動性リズムを用いた化合物の2次元評価

4.視床下部弓状核での化合物評価

(上図)成熟ラット視床下部弓状核からの自発活動MEDプローブ上に置かれた視床下部スライス。弓状核部分が電極に重なるように配置。

（右図）各電極から記録された自発活動のスパイク頻度を示す。神経活動の薬物反応（30μM)は部位によって異なり、発火頻度の増減が異なる電極で見られた。

Drug 30 mM Drug 30 mM

0 10 20 30 40 50 600

2

4

6

8

10

0 10 20 30 40 50 600

2

4

6

0 10 20 30 40 50 600

2

0 10 20 30 40 50 600

2

4

0 10 20 30 40 50 600.0

0.5

1.0

1.5

0 10 20 30 40 50 60

0

2

4

6

8

E36

Fre

quency(H

z)

Time(min)E44 E20

E52

E61 E21

A Baseline B Diazepam 3 mM

(左図）MEDプローブ上のラット海馬スライス使用プローブ：MED-P545A; 450 mm間隔

（右図）Carbachol（50μM)によって発生したコリン作動性リズムの2次元分布（A)。GABAの正の修飾物質であるDiazepam（3μM）を投与すると振幅が増大した（B)。 応答はいずれも左図の青枠内で記録されたもの

Diazepam 3 mM

（左図）上図の応答の周波数特性を重ね合わせた。縦軸は振幅、横軸は周波数（Hz)を表している。これらを比較すると、Diazepamの投与により振幅の増大が見られ、その効果はCA3領域でより顕著に認められた。

Shimono K et al., UC Irvine J Neurosci. 2000, 20(22): 8462-8473

（左図） MEDプローブ上に置かれた急性ラット視交叉上核スライス。(使用プローブ：MED-P515A; 150 mm間隔)

（右図）左図中赤丸で示した電極から記録された視交叉上核ニューロンの自発活動。セロトニン（10 mM）を投与すると活動が抑えられ、その効果はほぼ可逆的であった。

（左図）視交叉上核ニューロン活動の時系列変化。約４Hzの頻度の活動が、セロトニン（1-10 mM）の投与で大幅に抑制された。

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

[min]

Sp

ike

Ra

te(p

er

sec)

Serotonin1 mM 5 mM

10 mM

0 1000 2000

-20

-10

0

10

20 mV, 0.5 sec

Baseline

Serotonin 10 mM

Wash out

5.視交叉上核ニューロンの活動に対する化合物評価

6.脊髄スライスの各層に対する化合物の部位特異性評価

However, the effect of opioid receptors on the modulation of sensory processing within different regions throughout the dorsal horn isunclear. Multi-electrode arrays composed of 64 electrodes were used for the first time, to simultaneously record from sitesthroughout the dorsal horn and to examine the impact of opioid receptor activation on synaptic activity across the regions of thedorsal horn.

Stimulation of the white matter overlying the medial edge of lamina I evoked field potentials throughout the dorsal horn. Capsaicin(10 μM, n = 6) inhibited the field potentials to (mean ±SEM) 87 ± 4.5 %, of control, indicating that a component of the field potentialwas mediated by activation of small diameter, capsaicin sensitive primary afferents. The potentials were almost completely abolishedby DNQX (10 μM) suggesting that they were largely mediated by release of glutamate acting at AMPA / kainate receptors.

The μ opioid agonist, DAMGO (1 μM) inhibited field potentials in the superficial and deep laminae with little effect on middle laminae. In laminae I-II and lamina V the field potential was reduced to 81 ± 2.6 % and 78 ± 3.6% of control, respectively (n = 15 & 13). Inlamina III the field potential was unaffected (96 ± 4.0 % of control; n = 15). In contrast, the δ opioid agonist DPDPE (100 nM) produced a graduated inhibition of field potentials through superficial to deep dorsal horn (n = 12). Field potentials in laminae I-IIwere inhibited to 92.6 ± 2.4 %, in laminae III-IV to 84.6 ± 2.7 % and in lamina V to 81.6 ± 4.1 % of control. An alternative δ agonist, Deltorphin II showed a similar pattern of inhibition, though field potentials were attenuated to a lesser degree. Following applicationof Deltorphin II (1 μM; n = 4-6) field potentials were 97.2 ± 2.8%, 97 ± 3 % and 96 ± 4.1% of control in laminae I-II, laminae III-IVand lamina V respectively. The κ opioid agonist, U50488 had no effect on the amplitude of the field potential. Following application of U50488 (1 μM; n = 9-10), field potentials were 102 ±2.3 %, 101 ± 4.7 % and 96 ± 4.2 % of control in laminae I-II, II-IV and Vrespectively.

The spinal dorsal horn is the initial site within the CNS that afferent sensoryinformation is processed, and as such represents a primary site for modulation of thisinput. The spinal dorsal horn is highly organised. Nociceptive fibres predominantlyinput into superficial (laminae I-II) and deep (lamina V) dorsal horn. In contrast,Laminae III and IV receive input predominantly from Aβ fibres carrying non-nociceptive information. Opioid receptors are situated throughout the dorsal horn and act to inhibitnociceptive processing particularly in superficial laminae.

中枢神経系への化合物作用評価事例

Dr. Mike Ackley, Pfizer Inc. SfN 2005,Satelite Symposiumにて発表16

（左図）MEDプローブ上で直接培養したラット中隔-海馬の共培養スライス（培養19日目）海馬部分（９日齢のラットより摘出）は上方に、中隔部分（5日齢のラットより摘出）は下方に配置し、間に結合ができている。 使用プローブ：MED-P545A; 450 mm間隔

0 1000

-0 .04

-0 .02

0 .00

0 .02

0 .04 Ch. 11 Ch. 22

20 mV, 0.5 sec

Physostigmine 1 mM

Atropine 1 mM

Baseline

0

10

20

30

40

50

control physostigmine atropine

num

berofs

pikes

(per

sec)

Baseline Physostigmine Atropine

*

*

* P < 0.01, vs. baseline

（左図）上図赤丸で示された電極から記録された自発活動。アセチルコリンエステラーゼ阻害剤であるフィゾスティグミン（1mM）を投与するとCA1領域とCA3領域両方の活動に上昇が見られた。アセチルコリンレセプターの拮抗剤であるアトロピン（1mM）を投与するとその活動は抑制された。

（右図）上記応答で検出されたスパイク頻度の平均と標準偏差を示したグラフ。この結果から、この中隔-海馬共培養スライスから記録される自発活動はコリン作用薬に影響を受けることがわかった。

（左上図） MEDプローブ上で直接培養したラット海馬スライス（培養10日目）。細胞体層が綺麗に保たれているのが分かる。 使用プローブ：MED-P530A; 300 mm間隔

（右上図）左のスライスから連続3日間記録された応答。刺

激及び記録電極、また刺激強度は三日間とも同じである。フィールドEPSPがほとんど変化しないことから、培養スライス中の回路は三日間を通して安定していることが分かる。

（左下図）上記の培養スライスを用いて神経毒性の評価を行った結果 （3日後のfEPSPの振幅の変化）

安定したコントロールに対し、NMDA10mMを投与すると、fEPSPが小さくなった。同時にNMDAの拮抗剤（MK8011mM、Memantine 30mM）を投与するとこの現象が抑制された。

Shimono K et al., J Neurosci. Methods 2002, 120(2): 193-202米国特許登録済 US06297025

8.共培養スライスを用いた化合物評価

7.スライス培養を用いた化合物の慢性評価

9. DRGニューロンの初代培養を用いた化合物評価

（左図）MED上で直接培養したラット後根神経節（DRG）細胞（培養3日目）

使用プローブ：MED-P515A; 150mm間隔

（右図）DRGの分散培養細胞から記録された自発活動。カプサイシン（1 mM）の刺激でスパイクが誘発され、それが数秒間持続した。

中枢神経系への化合物作用評価

18

（左図）MEDプローブ上に置かれた成熟ラット左心室筋フライス(250 mm厚） 使用プローブ：MED-P545A （450 mm間隔）

（中央図） MED プローブ上２点の電極（左図写真中赤丸箇所）に刺激（100 mA）を印加して得られた誘発応答を、Quinidine(100 mM)投与前後で比較したもの。青色：Control ピンク色：Quinidine 緑色：Wash out

（右図）ch22で記録された信号（上図水色箇所）をズームアップしたもの。Quinidine（100 mM）投与後は誘発活動電位が出現

するまでの潜時と活動電位の持続時間が明瞭に延長し、また活動電位の立ち上がり相の傾斜が緩慢になった（ピンク色）。この現象はwash outによってほぼ元の状態に回復した（緑色）。

急性心室筋スライスを刺激して得られる誘発活動電位によって、薬物の効果を検討

(1.0mV, 20ms/Div)

(1.0mV, 20ms/Div)

データ提供：東京大学大学院農学生命科学研究科 局教授

Stim.

心筋への化合物作用評価

1. 心室筋スライスを用いた化合物評価

(2.0 mV, 20 ms/Div)

Sim.

5 ms 10 ms 15 ms

20 ms 25 ms 30 ms

35 ms 40 ms 45 ms

摘出左心房条片を刺激して得られる誘発応答の伝播特性による化合物評価

（左図）MEDプローブ上に置かれたラット左心房条片 使用プローブ：MED-P545A (450 mm間隔)

（中央図）電気刺激によるペーシングによって誘発された応答。刺激はMEDプローブの64電極のうち中央部の2点を選択して印加

(右図）ペーシング活動の２次元伝播の様子。各フレームは記録された細胞外電位２次元のイメージとして表したもの。（正の電位：白色、負の電位：黒色）各フレームに表示されている時間は刺激後の時間を示す。

データ提供：台湾・馬偕記念病院 葉先生

2.心房条片を用いた化合物評価

Patents (所有権：パナソニック株式会社）Ｕ.Ｓ：ＲＥ38323： ＲＥ37977: 5,810,725: 6,151,519: 6,297,025: 6,511,817: 6,890,762CA: 2316213Europe: EP0689051B1Japan: 2949845: 3101122: 3193471: 32204875: 3577459: 3617972Korea:150390: 291052: 4933913Taiwan: 128335: 243483CN: 98813315.6

実験の内容によっては対応できない場合もあります。具体的なご要望については弊社にお尋ね下さい。製品の定格及びデザインは改善等のため予告無く変更する場合があります。カタログ掲載のデータ・グラフ等は代表例を示しており、保証できるものではありません。カタログ記載内容は２０10年6月１日現在のものです。製品の色は印刷物ですので、実際の色と若干異なる場合があります。

Rev1-42011年4月15日

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