工程遗传电路处理复杂生物信号仍面临非正交信号响应导致的串扰与精确控制难题。本研究提出一种将正交运算放大器（OA）整合到标准化生物过程中的框架，用于高效分解和放大复杂信号。作者通过工程化 σ/anti-σ 正交对、调节核糖体结合位点（RBS）强度，并采用开环与闭环构型，设计了可扩展的 OA 电路，以提高遗传电路的精度、适应性和信噪比。...
沉积物是水生生态系统正常功能的关键组成部分，也是已知最大的有害污染物储存库。沉积物相关污染物种类繁多，可能对水生生物群落产生危害并影响生态系统功能。全细胞生物传感器是一种快速且具生物学相关性的环境毒性评估工具。本研究开发了一种基于生物测定的毒性测量系统，利用基因改造细菌构建全细胞光学生物传感器。具体而言，将报告细菌整合并固定于光纤尖...
蘑菇生物发光基于荧光素/荧光素酶循环，包含四种催化酶及翻译后修饰酶 NpgA。该循环可将植物细胞壁前体咖啡酸转化为蘑菇荧光素 3-羟基hispidin，提示可在植物体内原位合成荧光素。作者将荧光素生物合成（LBS）途径基因以自切割 intein-F2A 肽连接成假多顺反子，在 Nicotiana benthamiana 中瞬时表达，...
甜菜色素（betalains）是一类亲水性天然色素，主要存在于石竹目植物及少数真菌中，可分为形成红紫色色素的甜菜红素（betacyanins）和形成黄橙色色素的甜菜黄素（betaxanthins）。本文基于近十年文献系统综述了甜菜色素的分离方法及其作为比色传感器和生物传感器的应用。综述表明，甜菜色素可用作比色传感器，用于识别水样中的...
分枝杆菌属不同成员维生素B12代谢存在差异：非结核分枝杆菌可自身合成B12，而结核分枝杆菌缺乏内源合成能力，依赖宿主供给。作者假设该表型差异可能影响B12依赖酶功能，重点比较甲硫氨酸合成酶MetH与MetE。系统发育分析显示二者在结核与非结核分枝杆菌间明显分化。功能实验发现，M. tuberculosis与M. smegmatis的...
精确而动态的转录调控是合成生物学构建稳健基因线路和可编程细胞系统的基础，但现有调控工具常受泄漏转录和可调性不足限制，尤其在高表达或复杂遗传背景下。本研究建立了一种 CRISPRi 辅助基因开关平台，将转录因子型生物传感器与 V-A 型 FnCas12a CRISPR 系统整合。该平台利用 FndCas12a 的 RNase 活性，直...
路易体病（LBD）和多系统萎缩（MSA）是具有不同预后和神经病理特征但临床症状重叠的突触核蛋白病。α-突触核蛋白（α-Syn）聚集体的不同构象被认为决定疾病特征，并可通过类朊病毒机制在细胞间自我传播。本研究旨在考察利用种子扩增试验（SAA）从LBD和MSA患者脑组织及脑脊液（CSF）中扩增的α-Syn聚集体，是否保留与患者脑源聚集体...
本研究对用于实时检测作物感染的优化全细胞生物传感器进行了概念验证评估。该传感器采用基因工程发光细菌菌株作为识别与信号单元，用于检测作物在腐败过程中释放的挥发性有机化合物（VOCs）。研究重点考察了细菌在固定化基质中的分布均匀性、营养供给方式以及温度对传感器性能的影响。结果表明，在较低温度（+4 °C）下，传感器表现出更高的灵敏度，同...
本研究旨在构建一种基于益生菌布拉迪酵母（Saccharomyces boulardii）的硝酸盐响应全细胞生物传感器，用于感知肠道炎症生物标志物硝酸盐。由于布拉迪酵母缺乏硝酸盐同化途径，作者将多形小丝壳酵母（Ogataea polymorpha）硝酸盐同化途径中的关键基因引入该酵母：硝酸盐转运基因 YNT1 以及硝酸盐响应转录激活基...
本研究提出一种无创体外评估药物有效性的新方法。作者开发了无电化学介质、无试剂的细胞系分析方法，通过记录细胞膜蛋白的电化学谱图来表征细胞。研究比较了Wi-38人成纤维细胞和HepG2人肝癌细胞在细胞-电极系统中的特异性，并评估药物对细胞的毒性。结果表明，峰电流与电极上细胞数在1×10^5至6×10^5 cells/electrode范...
合成多细胞系统具有执行复杂任务的潜力，可通过细胞间通讯实现多信号检测与计算，但精确控制不同成员细胞浓度并协调其活性极具挑战。本文开发了一种基于细菌群落的生物传感器，用于同时检测血红素（Heme）和乳酸（Lactate）。群落成员通过全局共享的群体感应信号相互耦合，该信号同时调控多种生物传感菌株的活性。多细胞系统整合了可计算各传感器活...
阿尔茨海默病（AD）是一种进行性神经退行性疾病，早期检测对及时干预、延缓疾病进展并改善患者生活质量至关重要。仅依赖临床症状在早期诊断中常具挑战性，而检测淀粉样β蛋白（Aβ）和tau蛋白等生物标志物可提供客观诊断依据。本研究利用荧光寿命成像（FLIM）结合相量分析（FLIM-ϕ），探索Aβ肽对细胞膜性质的影响。结果表明，Aβ肽的存在可...
群体感应是细菌细胞间通讯机制，在毒力和生物膜形成中起关键作用。本研究采用发光生物传感器菌株哈维氏弧菌MM30（Vibrio harveyi MM30）评价18种天然化合物的抗群体感应活性，包括大麻素、芳基苯并呋喃、黄酮、咖啡因和绿原酸。MM30为AI-2合成缺陷突变株，但可响应外源AI-2。测试化合物加入含AI-2培养基后测量发光，...
近期研究表明，CD32/CD8a/CD28/CD3ζ嵌合受体细胞可直接杀伤乳腺癌细胞，提示髓系FcγR存在细胞表面替代配体。本研究利用SFG逆转录病毒载体构建CD64/CD28/CD3ζ嵌合受体T细胞，系统评估其在结直肠癌（CRC）和头颈部鳞状细胞癌（SCCHN）中的代谢、替代配体识别、细胞毒性与免疫调节功能。通过流式细胞术、RNA...
许多研究通过转录因子等调控元件在重组系统中控制基因表达，但大多缺乏分析这些调控元件固有及情境依赖变异的正式方法。本研究建立了一个正式框架，并由此推导出表征调控电路的便捷方法。作者将细菌细胞建模为若干蛋白组分数（proteome fractions）的集合，通过对时间依赖蛋白组分数求导，得到描述其变化与表达分数（expression ...
氨基酸是重要的生物基产品，市场价值达数十亿美元。利用生物传感器开发高效高通量筛选技术，对快速鉴定高性能氨基酸生产菌至关重要。然而，针对 L-苏氨酸和 L-脯氨酸等关键氨基酸的专用生物传感器仍缺乏。本研究受新发现 SerE 除已知 L-苏氨酸和 L-丝氨酸外还可输出 L-脯氨酸的启发，成功开发了基于转录调控因子的 L-苏氨酸和 L-脯...
在鼠李糖脂等表面活性剂生物制造中，过度泡沫是构建高性能生物过程的重要障碍。本研究利用严格好氧菌 Pseudomonas putida KT2440 对微需氧条件的固有耐受性，通过非靶向蛋白质组学鉴定其在低氧条件下可诱导的同源启动子，并用荧光法在生物传感器菌株中表征。蛋白质组分析显示低氧导致呼吸链重塑和应激相关蛋白调控。在三个候选启动...
神经退行性 tau 病以不同纤维状 tau 聚集体沉积为特征，其核心结构与神经病理表型相关。特发性震颤（ET）部分病例伴认知障碍和 tau 积聚。本研究用基于流式细胞术的 tau 生物传感器检测 ET 患者脑匀浆中的 tau 种子活性，通过细胞内 tau-荧光蛋白融合蛋白由可溶状态转为聚集状态来定量种子活性。利用丙氨酸扫描（Ala ...
本文报道了一种用于饮用水中铅敏感、低成本检测的生物传感器。该传感器采用基因改造的大肠杆菌（Escherichia coli）菌株，使其同时作为铅的信号放大器和报告器，并通过颜色变化进行测量。作者开发了名为 PlomBOX 的测量平台，用于对细菌颜色响应进行成像，并证明其可检测低至世界卫生组织饮用水铅上限 10 ppb 的浓度。该方法...
神经退行性tau病可能通过病理性tau聚集体在细胞间播种而进展：聚集体从一个细胞释放，进入邻近或相连细胞，并作为模板在胞质内复制自身。播种在数小时内发生，提示存在未知调控因子。作者利用邻近标记鉴定种子暴露后5小时内调控种子扩增的蛋白：将split-APEX2融合到tau重复域（RD）C端，在种子诱导的胞内tau聚集后5小时重建过氧化...