溶酶体系统对细胞内物质降解和循环利用至关重要，其中的离子通道发挥关键作用，调控细胞内转运、信号传导及维持酸性环境。这些离子通道功能异常与溶酶体贮积症及阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病密切相关，因此已成为重要的药物研发靶点。

然而，传统技术因内溶酶体微小且深藏细胞内，对其离子通道进行直接功能研究困难重重。溶酶体膜片钳技术（Lysosomal Patch Clamp） 的出现解决了这一难题。该技术核心在于：通过特定方法，将目标溶酶体暴露于细胞表面或分离出来，利用微电极在其膜上形成高阻值（GΩ级）封接（Gigaseal），从而直接在接近其天然生理状态（尤其是关键的低pH环境）下，高精度地记录和分析溶酶体膜上离子通道的电流活动（图1）。这种生理环境中进行的高分辨率电生理记录，为深入理解溶酶体通道生理病理功能及筛选靶向药物提供了革命性工具。

图-1：示意图显示了已通过溶酶体膜片钳技术测量的离子通道（DOI：10.1038/nprot.2017.036）

目前，ICE已成功建立成熟稳定的溶酶体膜片钳检测方法，下文我们会以TRPML1的检测来举例说明这一技术是如何用于药物研究的。

黏蛋白样瞬时受体电位通道1（TRPML1）是一种钙离子通透性的非选择性阳离子通道，定位于后期内体和溶酶体中。它在溶酶体信号转导、自噬以及细胞内膜运输等过程中发挥关键作用。TRPML1的编码基因 MCOLN1的功能缺失突变会导致黏脂质贮积症IV型，这是一种严重的常染色体隐性遗传性溶酶体贮积病。近年来，TRPML1功能异常也被越来越多地认为与阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病相关。

值得注意的是，TRPML1的通道活性受pH调控，在溶酶体酸性环境中活性最强。为适应药物高通量筛选需求，研究人员开发了可定位至细胞质膜的突变体TRPML1-4A，但溶酶体膜片钳技术的关键优势在于：能在TRPML1的天然工作环境（酸性溶酶体腔）中，直接评估其功能及药物作用。

图-2：从单个细胞中制备单个膨大的溶酶体的操作流程（DOI：10.1038/nprot.2017.036）

图-3：溶酶体离子通道 TRPML1 调节剂的结构解析

（DOI: 10.1016/j.str.2025.05.014）

2025年6月份，TRPML1高分辨率的结构得到了解析，为后续药物开发提供了莫大的便利。

ICE实验数据：揭示TRPML1在生理环境下环境中的药理学特性

图-4：分离的溶酶体（以油红标记）和记录电极

为在其天然环境中研究这些离子通道，我们建立了一种优化的手动膜片钳技术，可直接记录来自分离的内吞-溶酶体的电信号，适用于潜在治疗药物的研究，如下方示例所示：

Agonist/激动剂:

图-5：溶酶体膜片钳的原始电流图以及药物作用时程图

图-6：利用溶酶体膜片钳检测ML-SA5得到的药效关系曲线

本案例研究展示了溶酶体膜片钳技术如何在天然酸性环境中实现对TRPML1通道的高分辨率功能评估，揭示了传统全细胞方法（通常在胞质中性pH下进行）无法捕捉的关键药理学特性，这是传统全细胞方法无法获得的数据。

溶酶体膜片钳技术的核心优势：

• 生理环境数据： 直接在溶酶体天然低pH微环境下记录，获得最接近体内真实情况的离子通道功能与药理学数据。

• 高分辨率功能评估： 提供对溶酶体通道的直接测量，揭示通道门控动力学、药理学等关键特征参数。

• 决策级信息获取： 是获取构效关系（SAR）和 作用机制（MoA） 深度信息的金标准，尤其是在生理pH条件下评估化合物对靶点的直接作用，指导先导化合物优化（LO）与候选药物（PCC）选择。

核心能力：

• 卓越的技术稳定性： 实现 >80% 的高阻封接成功率，保障数据质量和实验效率。

• 高效的产出能力： 平均每日可稳定产出 3-5 个高质量有效数据点或一条完整剂量效应曲线。

• 快速的项目交付： 优化的实验流程确保项目周期短，数据交付迅速。

• 专业的整合支持： 依托ICE丰富的离子通道药理学研究体系（包括互补的FLIPR、全细胞电生理等），提供从实验设计、方案优化、高效执行到数据深度分析与解读的一站式、陪伴式服务。

• 加速药物转化： 显著缩短针对溶酶体靶点（如TRPML1）的先导化合物优化周期，有效降低单个决策级数据点的综合成本，强力推动first-in-class溶酶体靶向药物（尤其针对阿尔茨海默病等神经退行性疾病）从概念向临床阶段的转化。

溶酶体膜片钳——解锁神经退行性疾病药物研发的新钥匙

溶酶体膜片钳技术是研究溶酶体离子通道功能与药物作用的金标准工具。它提供在生理微环境下的决策级MoA与SAR信息，是加速靶向溶酶体通道（如与AD密切相关的TRPML1）的创新药物发现的强大引擎。

对于致力于攻克溶酶体贮积症、阿尔茨海默病、帕金森病等重大疾病的研发团队而言，采用ICE成熟可靠的溶酶体膜片钳平台，是一种具备高可扩展性和显著差异化优势的策略。它将为您的first-in-class新药项目提供坚实可靠的数据支撑，助力候选药物更快速、更稳健地推进至临床开发阶段。

附录： 全球 TRPML1 靶向治疗药物研发管纵览

数据由爱思益普团队整理

电生理科学研究部成立于2010年，优化和验证了120＋离子通道表达的细胞系，并积累了15年利用膜片钳技术进行药物筛选的丰富经验。目前团队超过40人，硕博占比达30%以上，拥有15套手动膜片钳设备，1台Sophion Qpatch48X设备，一台FLIPR设备。可提供包括但不限于hERG assay，心脏安全性评价服务，体外成瘾性评价，Nav1.8 channel检测等多种技术服务，作为电生理实验方面的专家，爱思益普可以针对客户感兴趣的靶点提供方案设计和技术服务，凭借手动膜片钳、自动膜片钳Qpatch和基于荧光的高通量FLIPR系统为主的快速筛选平台，帮助加速离子通道相关靶点的潜在药物发现，检测过程中实现高效、高质量、专业判断与指导，助力离子通道为靶点的药物发现。

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