针对SARS-CoV-2大规模筛查需求，本研究报道了一种基于生物电识别检测（BERA）的新型全细胞生物传感器在临床鼻咽拭子样本中的实际应用。该传感器以电穿孔膜工程化的SK-N-SH神经母细胞为生物识别元件，将人源嵌合抗SARS-CoV-2 S1刺突蛋白抗体（CR3022）插入细胞膜；当样本中的S1抗原与膜上抗体结合时，细胞膜结构和生...
香草是世界上最常用的食品香料之一，香草醛（vanillin）是加工香草中的主要成分，通常赋予食品甜香，但也可在较高浓度下产生苦味。此前香草醛苦味的分子机制尚不清楚。本研究在体外检测缓冲液中配制香草醛，并对全部 25 个已知人类苦味受体 TAS2R 进行功能检测。结果显示，香草醛以浓度依赖方式激活 TAS2R14、TAS2R20 和 ...
全细胞生物传感器因能监测生态系统中生物可利用重金属污染而受到关注。天然色素可提供可视且可测量的输出信号，用于指示生物可利用重金属的存在。此前，在大肠杆菌中异源表达单模块非核糖体肽合成酶 BpsA 和磷酸泛酰巯基乙胺转移酶 PcpS 已实现蓝色色素靛蓝素（indigoidine）的生物合成。本文进一步开发基于靛蓝素的全细胞生物传感器，...
全细胞生物传感器在工业、医学和环境应用中具有潜力，可通过改造细菌天然感知机制构建。本文报道了一组基于大肠杆菌 AtoSC 双组分系统（TCS）的新型乙酰乙酸（acetoacetate, AcAc）感应生物传感器。作者首先建立了描述 AtoSC TCS 动力学行为的常微分方程（ODE）模型，并利用 Morris 敏感性分析识别影响传感...
本文针对水污染中多种污染物协同环境效应难以量化的问题，分析了2018年意大利伦巴第地区地表水和地下水污染物地理定位数据。该地区农业产量高，除草剂和杀虫剂浓度常超过法定限值，且主要出现在地表水。通过地理定位与关联规则分析，识别出多种农药共现的热点区域。作者进一步以衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）作为全细胞生物...
苹果酸是三羧酸循环关键中间代谢物，在医药和食品中有重要用途，但微生物合成法仍处于早期阶段。代谢工程中的关键问题之一是苹果酸动态且细微的变化难以检测，亟需直接、精确检测微生物代谢中苹果酸的技术，以支持工程菌株高通量筛选。本研究在地衣芽孢杆菌中构建了响应苹果酸的遗传编码生物传感器。首先鉴定关键调控子 MalR 及传感器作用位点，随后通过...
本研究采用改良并经验证的HPLC方法，检测并鉴定来自禽类和环境样本中不同耐药肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）产生的N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）。共分离56株肺炎克雷伯菌，进行药敏试验，并用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）NTL4生物传感器系统和验证HPLC方法筛选AHL产...
本研究将 Paracoccus yeei VKM B-3302 细菌固定于由正硅酸乙酯（TEOS）、甲基三乙氧基硅烷（MTES）和聚乙烯醇（PVA）构成的有机硅溶胶-凝胶基质中，PVA 用作结构调节剂。光学显微镜显示，MTES 含量越高，固体材料结构越柔软，并观察到可能含有细菌细胞的结构。对固定化细菌催化能力分析表明，当 MTES ...
本研究基于人工汞抗性操纵子开发了一种用于检测生物可利用 Hg(II) 的紫色素全细胞生物传感器。该传感器以大肠杆菌 TOP10 为宿主，将汞抗性调节蛋白 MerR 及其启动子 Pmer 与紫色素合成基因簇 vioABCDE 组装成遗传回路。无 Hg(II) 时，MerR 二聚体结合 Pmer 并阻遏下游基因转录；当生物可利用 Hg(...
微生物产生的吲哚代谢物是一类在人类健康、作物生产和抗生素耐药背景下发挥种间与跨界信号作用的分子。作者挖掘蛋白质数据库，寻找可识别吲哚代谢物的传感结构域，并开发了一种检测吲哚-3-甲醛（I3A）的生物传感器。微生物来源的 I3A 可通过激活芳烃受体（AhR）通路减轻溃疡性结肠炎等疾病中的炎症。作者在大肠杆菌中构建携带单一质粒的嵌合双组...
由于镉污染普遍且危害严重，建立高效、低成本的镉监测技术具有重要意义。本研究首先利用不同检测元件、报告元件和宿主的组合，设计了30种镉全细胞生物传感器（WCB）。经预筛选，以铜绿假单胞菌KT2440为宿主、由镉响应转录因子CadR和红色荧光蛋白mCherry构成的KT-5-R表现最佳，被选作进一步分析和工程改造对象。为提高灵敏度，作者...
微生物全细胞生物传感器（MWCBs）利用工程化微生物在目标分析物存在时产生或抑制报告蛋白表达，通过报告蛋白产生的可量化信号测定样品中生物可利用分析物水平，其成本通常低于常规分析仪器，并具备稳健、可微型化、高通量和多联检测潜力。本文系统综述 MWCB 的工作原理，区分微生物表面展示传感器与全细胞传感器，介绍组成型与诱导型表达系统，以及...
费氏弧菌 LuxR 与阿利维氏弧菌 LuxR1、LuxR2 是群体感应（QS）转录激活蛋白，可在自诱导物（3-氧己酰基-L-高丝氨酸内酯）存在时激活 luxICDABEG 启动子。在阿利维氏弧菌中，luxR 基因受 HNS、CRP、LitR 等调控。本研究考察 luxR 表达水平对 LuxI/R 群体感应系统功能的影响，并改进用于自...
除草剂在农业中的滥用导致土壤和水体污染，并威胁生态系统。藻类生物传感器因高灵敏度、低成本和生态友好而成为有效分析工具。本文报道了一种用于除草剂监测的双光电化学生物传感器，其识别元件为固定在碳黑纳米修饰纸基丝网印刷电极上的衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）全细胞。作者系统筛选并表征了28个衣藻遗传变异株，以CC...
血管化复合异体移植（VCA）已革新手部和面部重建外科，但仍需降低免疫排斥风险并减少全身免疫抑制副作用。本研究旨在评估预植入VCA移植物的基因改造细胞群体的定植与存活能力，使其作为局部生物传感器在体内报告并调节移植物状态。作者将经慢病毒转导、可分泌海肾荧光素酶（gLuc）的大鼠成纤维细胞作为细胞生物传感器，纳入同基因大鼠异位部分后肢移...
辛酸是一种具有工业价值的化合物，可用于抗菌剂或作为生物燃料前体。通过酵母进行微生物生物合成是替代当前不可持续生产方法的有前景途径。为在酿酒酵母中提高辛酸滴度，本研究使用此前开发的基于辛酸响应 pPDR12 启动子偶联 GFP 的生物传感器，并建立适合对辛酸生产菌株文库进行高通量筛选的生物传感器菌株。通过开发、优化和执行高通量筛选方法...
乙酸积累表明过程因微生物组成紊乱而失衡。因此，监测乙酸浓度是控制沼气过程的重要参数。本文报道并验证了一种基于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的荧光全细胞生物传感器，用于检测乙酸。乙酸可诱导一组基因转录。作者将这些基因的5′调控序列（5′ URS）克隆至多拷贝质粒，以驱动红色荧光报告基因表达。编码细胞壁相关...
酚、苯和甲苯等芳香族化合物是致癌性异生物质，可污染水资源。本研究结合合成生物学与结构指导设计，构建了一套可调谐的全细胞生物传感器（WCBs）阵列。作者利用天然具有酚感知与降解能力的 MopR 遗传系统，将其引入大肠杆菌，并将下游代谢基因簇替换为荧光素酶（Luc）报告基因，使传感器能够检测低至约1 ppb 的酚，从而可直接检测饮用水允...
本文报道一种可野外部署的微型自主生物传感器模块（BSM），用于户外传感器网络中对环境危害物进行远距离监测与空间映射。模块以基因工程活细菌为核心传感元件，这些细菌在目标物存在时产生生物发光信号；模块内置光电电路检测并处理该生物信号，生成可远程传输的数字记录。该模块为自包含单元，可独立工作，也可作为传感器网络节点。文中构建的BSM用于检...
本研究开发了一种膜滤器辅助的哺乳动物细胞生物传感平台，以聚酯膜作为三维细胞培养支架，使细胞通过物理附着生长。膜经乙醇处理提高表面疏水性，诱导细胞在重力作用下稳定沉降。与常规二维培养相比，三维膜支架可提供更长的细胞培养时间（最长16天）。为实际应用，作者用3D打印制备圆柱形卡式装置，内部堆叠支架膜，既能维持一定体积的培养基，又能以流式...