Laser Diode for Ion Channel Stimulation

用于离子通道刺激的激光二极管

基本信息

  • 批准号:
    7275476
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2003-08-15 至 2009-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The goal of this Phase II SBIR project is to develop and validate a laser diode stimulator to assess heat-sensitive Transient Receptor Potential (TRP) ion channels for in vitro and in vivo studies, using patch clamp recording and calcium imaging and compound action potential recording, respectively. This laser will be very useful for new drug discovery and evaluation, as there is currently no commercially available tool of similar capabilities. Evaluation of TRP family proteins can be useful in describing the potential utility of putative analgesic drugs. The ability to selectively (by temperature thresholds), reliably and reproducibly activate TRPs may also provide unique utility in understanding the mechanisms of antagonist action (binding) and provide additional information about mechanisms of interaction of different TRP proteins in cells and nerve tissue. There is also a potential utility of being able to differentially evaluate pain mediated by TRPV1 or TRPV2 proteins in the diagnosis and monitoring of progression of pain patients. Thus, it is our overall goal to establish stimulation protocols for use with a laser stimulator for in vitro and in vivo activation of heat gated ion channels. Laser stimulation is used for selective activation of C and A delta fibers in humans and rats (in our parallel projects), allowing reproducible protocols to test putative analgesic, from cell culture to humans. Thus, we hypothesize that the laser ion channel stimulator will prove safe and reliable action and will meet the FDA requirements for a laser device. To do this, we will develop an additional electronic circuit that allows the blockade of laser emission through the microscope, protecting eyes from any damage. We will also submit the laser and its components for certification of electrical and magnetic interference standards, and make any device changes that are necessary to meet the requirements. In addition, we will develop a protocol of direct temperature measurement of laser-induced temperature and modify the device to allow a tunable rate of heating. We will also insure the compatibility of the laser with calcium imaging and will continue to test the laser with TRPV1 DRG and HEK293 cells in order to study sensitization/desensitization processes. To do this we will apply brief and prolonged laser pulses and capsazepine. We will test the concept of TRP-associated activation of C and A delta fibers by direct laser activation of nerve fibers and application of the TRPV1 and TRPV2 antagonists capsazepine and ruthenium red. In vitro and in vivo protocols of non-invasive repeatable and reproducible activation of heat gated ion channels (TRP) can be useful tool for discovery and developing of analgesics. The ability to reliably, activate TRPV1/TRPV2 proteins in cell cultures and in tissue (in vivo) may also provide more accurate prediction of the efficacy of pain treatments based on TRP's antagonists. The brief heating allow investigating of molecular bases of activation of heat gated ion channels. There is currently no commercially available tool of similar capabilities on the market.
描述(由申请人提供):该II期SBIR项目的目标是使用斑块夹记录和钙成像和复合动作电位记录,以评估激光二极管刺激器,以评估体外和体内研究的热敏感瞬态受体电位(TRP)离子通道。该激光器对于新药物发现和评估非常有用,因为目前尚无类似功能的市售工具。 TRP家族蛋白的评估对于描述推定镇痛药的潜在效用可能是有用的。可靠和可重复激活TRP的选择性(按温度阈值)有选择性的能力也可以提供独特的效用,以理解拮抗作用的机理(结合),并提供有关细胞和神经组织中不同TRP蛋白质相互作用机制的其他信息。在诊断和监测疼痛患者进展时,也有能力评估由TRPV1或TRPV2蛋白介导的疼痛的潜在实用性。因此,我们的总体目标是建立与激光刺激器一起使用的刺激方案,用于体外和体内热门离子通道的体内激活。激光刺激用于选择性激活人类和大鼠(在我们的平行项目中)中的C和Delta纤维,从而使可重复的方案可以测试从细胞培养到人类的假定镇痛作用。因此,我们假设激光离子通道刺激器将被证明是安全可靠的,并将满足FDA对激光设备的要求。为此,我们将开发一个额外的电子电路,该电路可以通过显微镜阻断激光发射,从而保护眼睛免受任何损害。我们还将提交激光及其组件以认证电气和磁干扰标准,并进行满足要求所需的任何设备。此外,我们将制定一种直接温度测量激光诱导的温度的方案,并修改设备以允许加热速率。我们还将确保激光与钙成像的兼容性,并将继续使用TRPV1 DRG和HEK293细胞测试激光器,以研究敏化/脱敏过程。为此,我们将使用简短的长时间激光脉冲和辣椒粉。我们将通过直接激活神经纤维的激活以及TRPV1和TRPV2拮抗剂Capsazepine和Ruthenium Red来测试C和DELTA纤维与DRP相关激活的概念。非侵入性重复和可再现的热门离子通道(TRP)的体外和体内方案可以是发现和发展镇痛药的有用工具。可靠地激活细胞培养物和组织中TRPV1/TRPV2蛋白的能力(体内)也可以更准确地预测基于TRP的拮抗剂的疼痛处理功效。短暂的加热允许研究热门离子通道激活的分子碱基。目前,市场上没有类似能力的市售工具。

项目成果

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