短暂刺激可触发更持久的脑状态。G蛋白偶联受体（GPCR）可通过将慢时间尺度分子信号与神经元兴奋性耦联来维持这种状态。脑干旁桥核谷氨酸能神经元（PBNGlut）调节疼痛等持续脑状态，并表达Gs偶联GPCR，可增强环磷酸腺苷（cAMP）信号。作者询问PBNGlut神经元中cAMP是否直接影响其兴奋性及行为效应。结果显示，短暂尾击和短暂光...
光遗传学通过光控手段刺激哺乳动物细胞，显著拓展了对电兴奋组织电生理机制的理解。在先进生物材料支撑下，光遗传学近期为跨生物医学主流的生物分析应用开辟了新传感概念。本文综述了光遗传学生物传感中使能生物材料及新概念的进展，重点讨论工程化细胞在细胞基传感平台中的应用，以及从简单执行器、报告基因到多功能光-化学遗传学工具的光遗传工具箱，用于实...
合成生物学的实践正被整合到“多尺度”设计中，使有机与无机信息基质之间在生物、数字和赛博物理系统集成中实现双向通信。“生物信息”工程的新应用将出现在环境监测、精准农业、精准医学和下一代生物制造中。潜在发展包括用于环境监测的哨兵植物以及响应生物传感器信号的自主生物反应器。随着对生物信息理解的深入，天然和工程化生物系统都需要被重新构想为赛...
植入式神经生物电子器件有望成为神经系统疾病的治疗手段。美国 FDA 已批准电刺激用于听力障碍、帕金森病、癫痫等疾病，神经技术也可检测局部神经元活动以恢复功能。然而，现有电极在长期可靠性上的差异限制了其作为治疗或研究工具的效率。过去 5–10 年，神经电极在信号质量、分辨率和寿命方面已有提升，但仍需进一步改进电极设计以推动科学边界和临...
哺乳动物组织对近红外（NIR）光相对透明，因此由细菌光敏色素工程改造得到的NIR荧光蛋白（FPs）已成为非侵入活体成像的常用探针。近年来，这些遗传编码NIR探针在亮度、单体化、光谱特性和生物传感器兼容性方面显著提升，使此前难以实现的成像实验成为可能。本文综述单体NIR荧光蛋白与NIR生物传感器如何与常见绿色荧光蛋白（GFP）探针及蓝...
细胞内 3′-5′-环腺苷酸单磷酸（cAMP）是众多信号转导通路（包括 G 蛋白偶联受体触发通路）下游的主要第二信使之一。数十年来，cAMP 生化检测在基础研究和药物发现中发挥了重要作用，为细胞生理学和制药工业提供了依据。然而，尽管成绩显著，大多数传统 cAMP 检测工具存在共同根本缺陷：测量前必须破坏样品以释放 cAMP。这一瓶颈...
本评论讨论两类基因编码分子工具，它们显著增强了在天然环境中观察和操控复杂生化过程的能力，并深化了对细胞内信号网络分子机制的理解。基因编码生物传感器被广泛用于在活细胞中直接可视化信号事件；文中重点介绍了几种基础传感器设计，使研究者能够以高细节捕捉第二信使和信号酶等大量信号分子的空间与时间动态。同时，文章讨论多种基因编码生化扰动技术，它...
磷脂酰肌醇（PIs）是细胞膜脂质，调控多种细胞功能。本研究利用植物蛋白隐花色素2（CRY2）与转录因子CIBN在蓝光下诱导的二聚化，快速、局部且可逆地控制质膜PI水平。将OCRL的肌醇5-磷酸酶结构域（5-ptaseOCRL，作用于PI(4,5)P2和PI(3,4,5)P3）融合到CRY2的光解酶同源区，并将CIBN融合到质膜靶向基...