基于细胞的生物传感器利用细胞对环境响应的能力，将其感知机制重新用于检测。MerR 家族蛋白是调控细菌金属抗性基因表达的激活/阻遏开关，已被用于金属生物传感器。金属结合后，其构象改变使基因表达由关闭转为开启。多金属抗性菌株 Stenotrophomonas maltophilia Oak Ridge 02（S. maltophilia...
全细胞生物传感器因可再生、环保和生物相容性，被视为化学与物理生物传感器的替代方案，但基于全细胞传感器的非侵入性尿液葡萄糖检测仍缺乏。本研究表征了葡萄糖诱导启动子 PI，并进一步利用三种遗传效应器——核酶调节子 RiboJ、CRISPR 干扰（CRISPRi）和质粒驱动 T7 RNA 聚合酶（PDT7）——提升传感性能，开发基于荧光信...
开发并优化小分子生物传感器是合成生物学的核心目标。本文通过引入额外细胞组分，防止目标分子从细胞中扩散，从而提高生物传感器灵敏度。作者证明，利用磷酸化将红霉素A（erythromycin A, EryA）截留在大肠杆菌内，可使其 MphR 生物传感器的灵敏度提高约10倍。结合此前对 MphR 的工程改造，优化后的传感器可检测低至13 ...
本研究针对多种毒素联合暴露风险，开发了一种基于活哺乳动物细胞的光学生物传感器，用于监测水样中镉（Cd）和脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）并评价其联合毒性。前期调查发现DON与Cd常同时存在于多种产品中，RNA-seq显示AP-1参与HT-29细胞中DON+Cd的联合毒性。据此构建并优化了AP-1位点-mCherry荧光报告生物传感器，并...
本研究开发了一种基于3D打印的“蜂窝”电化学生物传感器，用于非侵入性监测三维培养细胞活力，并评估脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、3-乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇（3-ADON）和15-乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇（15-ADON）的单独或联合毒性。将碳纳米纤维（CN）/甲基丙烯酰明胶（GelMA）导电复合水凝胶打印在8通道丝网印刷碳电极（SPCE...
微生物是生态系统与生物地球化学过程的关键驱动者，但其三维组织如何影响整体功能仍不清楚。为探究生物膜结构如何影响微生物活性，作者开发了一种基于投影微立体光刻（PμSL）的微生物生物打印技术（SLAM Bioprinting），将细菌图案化并封装到光聚合水凝胶三维结构中。该技术使用 405 nm LED 投影、LAP 光引发剂和 PEG...
水被病原菌污染是全球重大公共卫生问题，但快速监测水体细菌污染仍具挑战。本研究利用合成生物学构建了一种新型全细胞生物传感器，用于检测铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和类鼻疽伯克霍尔德菌（Burkholderia pseudomallei）引起的水体污染。该传感器通过响应目标病原菌分泌的群体感应信号分子实现检...
合成生物学使重组微生物能够生产用于医药、食品和材料的小分子。产物分泌可降低分离纯化成本，但由于对转运蛋白功能理解有限，工程化改造具有挑战性。本文描述了一种全基因组转运体敲除方法，结合代谢物生物传感器，可在酿酒酵母中鉴定影响特定目标代谢物生产的转运体。作者将该方法应用于外源化合物顺,顺-粘康酸（CCM）、原儿茶酸（PCA）和甜菜红素的...
溶质载体（SLC）转运体是重要药物靶点，但多数筛选依赖放射性或荧光底物摄取，存在通量、生理环境和安全性限制。本研究报道基于阻抗的无标记全细胞生物传感器 xCELLigence 的新应用，通过底物诱导 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活来研究多巴胺转运体（DAT）活性。该检测命名为 TRACT 检测，其假设是 DAT 介导的胞外多巴胺清...
人为污染，尤其是多环芳烃（PAHs）对土壤毒性和抗生素抗性基因（ARGs）传播的影响备受关注。本研究采集俄罗斯罗斯托夫州西南部受人为压力影响的20个土壤样品，包括技术污染地、城市固体废物（MSW）填埋场和农村定居点周边。利用全细胞细菌生物发光生物传感器评估样品综合毒性、基因毒性和氧化应激，并通过HPLC测定13种PAHs，PCR检测...
全细胞生物传感器可用于监测公共卫生与生态系统中的重金属毒性，但其开发长期受灵敏度与特异性之间内在权衡的限制。本文通过重新编程大肠杆菌的金属转运系统，构建了一种对致癌镉离子具有高灵敏度、高特异性和高响应能力的生物传感器。作者遗传改造大肠杆菌，使其富集胞内镉离子并减少干扰金属物种；随后从 GenBank 数据库筛选16个镉感应转录因子，...
本研究构建了携带 T7、T3 和 SP6 启动子的重组发光大肠杆菌，将启动子插入 tol 与 lux 基因之间，作为甲苯生物传感器，并评价其对地下水和河水中生物可利用甲苯的灵敏度、选择性和特异性。三种传感器的发光强度受温度、孵育时间、离子强度、甲苯浓度及共存有机物影响。T7-lux-E. coli 的发光强度最高，检出限为 0.05...
配体诱导遗传系统是合成生物学的核心，但无诱导剂时存在泄漏表达。作者开发了一种泄漏抑制工具，在保留信号的同时大幅降低大肠杆菌中诱导型遗传系统的泄漏。该系统采用一致前馈回路，利用抑制tRNA实现受控基因中沉默无义突变的条件性通读，可应用于任意配体诱导转录因子。作者以乳酸生物传感器 LldR 和阿拉伯糖生物传感器 AraC 验证原理：诱导...
重金属污染是环境领域的重要问题，可导致癌症、神经退行性和代谢疾病。本文提出一种创新便携式生物传感器，用于水样中三价砷（As(III)）和二价汞（Hg(II)）痕量测定。该系统结合两个传感模块：一是基于工程化大肠杆菌（E. coli）的全细胞模块，作为对金属的选择性识别元件；二是含三个平面微电极的电化学微型化硅器件及便携式读取系统。传...
Cupriavidus metallidurans（金属铜绿菌），尤其是模式菌株 CH34，已成为研究细菌金属抗性的模式生物。尽管当前各类组学与分子技术可不断细化、深化并拓展对金属适应与抗性机制的认识，但在 1976 年该菌最初被分离时，这些技术尚不可用。本迷你综述回顾 C. metallidurans 研究的早期历程与遗留工具，重...
蚊子依靠嗅觉定位宿主并吸血，驱避剂通过干扰气味识别的生化级联发挥作用，是控制蚊媒疾病传播的高效、低成本手段。然而，传统驱避剂发现依赖嗅觉仪等行为学实验，速度慢、通量低且易出错。为此，作者构建了一种原型全细胞生物传感器，用于快速、准确检测可改变蚊子行为的化合物，尤其是驱避剂。作为概念验证，他们通过遗传工程使毕赤酵母 Pichia pa...
荧光假单胞菌产生的抗生素2,4-二乙酰间苯三酚（DAPG）在根际生态中具有重要作用，可抑制植物病原菌、促进病害抑制，并诱导植物系统抗性、根分泌和分枝。然而，DAPG在非根际环境如体土和草地中的生态功能、分布及动态仍不清楚，且预计产DAPG菌水平较低。本研究构建了一种用于检测环境样品中DAPG及产DAPG细菌的全细胞生物传感器。该传感...
全细胞氨基酸生物传感器可感知特定氨基酸浓度并输出易检测信号，对构建微生物生产菌具有重要意义。然而，许多已报道传感器特异性较差，也会响应非目标氨基酸，且许多氨基酸的传感器仍不可用。本研究提出基于氨酰-tRNA合成酶（aaRSs）构建全细胞生物传感器的新策略，利用其普遍性和对相应氨基酸的固有特异性结合能力。以异亮氨酸传感器为例，作者首先...
细菌鞭毛马达是自然界罕见的旋转分子机器，驱动细菌游动并作为趋化信号网络的关键部件。该网络可在秒级时间尺度上感知纳摩尔至微摩尔浓度特定化学物质，马达转速与质子或钠离子动力力呈线性关系，旋转方向由趋化网络调控，且马达还具有机械传感能力。本文讨论利用细菌鞭毛马达作为多功能生物传感器的潜力，介绍自由游动追踪、拴系细胞、单马达微珠实验、趋化毛...