生命系统的多样性为生物传感提供了丰富分子与系统基础，而理想的生物传感器应具备稳健、特异和可靠等特性。无机砷是广泛分布且毒性极强的饮用水污染物，长期暴露可引发皮肤病变、癌症及多系统疾病，严重威胁公共健康。为开发可用于现场检测的砷生物传感器，作者基于 iGEM 标准生物部件注册库中的 BioBricks，设计了一种 I1 型非相干前馈回...
α-突触核蛋白（αS）是天然无序的突触前蛋白，其聚集是帕金森病（PD）及相关疾病发病的关键因素，其中前纤维和寡聚中间体对细胞具有毒性。本研究采用荧光素酶片段互补实验设计了一种“信号开启”型全细胞生物传感器，用于在活细胞内监测 A53T 突变型 αS 的寡聚化。随后，作者利用该传感器及体外实验考察了石墨烯量子点（GQDs）和氧化石墨烯...
丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是脂肪酸、多酮体、芪类和黄酮类等天然产物生物合成的重要前体，但大肠杆菌胞内 malonyl-CoA 水平较低，限制了其合成应用。为快速鉴定能够增强 malonyl-CoA 合成的菌株，作者开发了一种全细胞生物传感器。该传感器基于可响应三乙酸内酯（TAL）的突变 AraC 转录调控蛋白 AraC-...
细胞类型鉴定和分化过程通常需要流式细胞术、免疫细胞化学和分子标志物检测等复杂技术，依赖专业设备和人员。本研究旨在分析电生物阻抗谱(EBIS)测量作为简单替代技术，用于识别未分化小鼠多能干细胞(mPSCs)、小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)以及3T3-L1前脂肪细胞向成熟脂肪细胞分化过程中的细胞群体。将约2×10^5个细胞悬于200 µ...
多巴胺（DA）是重要的儿茶酚胺类神经递质，其水平变化与帕金森病、亨廷顿病等神经退行性疾病密切相关。传统电化学、微透析和荧光检测方法常受抗坏血酸、尿酸、肾上腺素和去甲肾上腺素等结构或氧化电位相似物质的干扰。本研究开发了一种新型双信号全细胞生物传感器，利用工程化大肠杆菌通过产生红色荧光蛋白（RFP）和 6-脱羧甜菜碱色素来检测 DA。该...
乳腺癌耐药蛋白（BCRP，ABCG2）是重要的药物外排转运体，显著影响多种药物的疗效，因此筛选特异性 BCRP 抑制剂并区分其底物与非底物对药物研发具有重要意义。本研究建立了一种基于肠道三维（3D）类器官的新型 BCRP 生物传感器，用于快速、灵敏地检测 BCRP 功能。首先从小鼠小肠分离隐窝，并在 Advanced DMEM/F1...
本研究开发了一种新型全细胞电化学传感器，用于核黄素（维生素B2）的灵敏安培检测。作者构建了基于全细胞的核黄素氧化还原循环体系，利用电活性菌 Shewanella oneidensis MR-1 作为生物催化剂，在核黄素被电极氧化后，通过菌体向外电子转移（outwards EET）将内源电子传递给氧化态核黄素，使其再生为还原态核黄素。...
色素代谢物有望用于面向低资源地区的生物传感器，因为其输出可肉眼判读而无需仪器。然而，当不需要色素时完全抑制其生产十分困难，因为少量酶即可催化生成大量可见色素。红色色素番茄红素位于多色素类胡萝卜素通路中，可能特别有用，但常用诱导型启动子系统无法抑制番茄红素生产。本文设计了一种系统，可在无诱导剂时完全抑制番茄红素生产，并在诱导后2小时内...
微生物化学品生产常依赖高效合成酶，这些酶会与宿主原生代谢相互作用，影响细胞适应性和产物产量。然而，现有生产优化多基于未受代谢扰动的野生型数据，难以反映特定合成条件下的真实瓶颈。本文提出遗传-代谢耦合策略，将大肠杆菌中硫胺素二磷酸（TPP）合成与细胞适合度关联，利用合成RNA生物传感器在单细胞水平定量反映胞内TPP浓度。作者构建携带T...
本文报道了一种用于包埋和固定功能报告细菌的机械稳健杂交水凝胶策略，以微阵列和微颗粒格式检测铜绿假单胞菌分泌的N-酰基高丝氨酸内酯自诱导剂（3OC12HSL）。该水凝胶由1,4-双(苯丙氨酸二甘醇)苯（PDB）低分子量凝胶剂经溶剂转换自组装形成纳米纤维网络，并与海藻酸钠在Ca2+离子交联下构成互穿网络。两种组装机制互不干扰，使水凝胶弹...
了解细胞内代谢物水平对于理解代谢流分布至关重要。关键代谢物的全细胞生物传感器可实时监测重要代谢途径中的碳流，从而指导微生物代谢工程改造。然而，由于缺乏针对目标代谢物的生物传感器，其应用受到限制。本研究通过筛选尿酸响应型调节蛋白 HucR 结合口袋的位点饱和突变文库，开发了一种特异性响应莽草酸（shikimic acid）的遗传编码全...
本文报道了一种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）导电聚合物的生物电化学装置，用于体外哺乳动物细胞毒性与细胞保护评估。作者通过细胞黏附、增殖和活力实验验证了 PEDOT 丝网印刷电极表面的生物相容性，并利用循环伏安法（CV）评估肾细胞/电极界面的电催化活性。以四氯化碳（CCl4）为肾毒性模型、鼠尾草（Salvia offic...
大型植物漂浮根被认为是水生生态系统中甲基汞（MeHg）生产的重要热点，其形成主要依赖微生物活动。然而，关于附生细菌群落及其汞甲基化功能群的信息仍然有限。无机汞甲基化能力广泛分布于原核生物中，但硫酸盐还原菌通常被认为是大型植物漂浮根中最重要的 MeHg 生产者。本研究采用分子方法，对法国西南部淡水湖中入侵大型植物 Ludwigia s...
群体感应中，细菌利用信号分子进行细胞间和细胞内通讯。为制备高灵敏度、易操作的即时检测生物传感器以检测群体感应分子，本文报道了包埋报告菌的藻酸甲基丙烯酸酯（alginate-MA）水凝胶微珠。该微珠通过静电挤出制备，并经光交联增强以提高稳定性、减少细菌泄漏。微珠中包埋遗传工程荧光报告菌大肠杆菌 pTetR-LasR-pLuxR-GFP...
群体感应（QS）是细菌依赖密度的细胞间通讯系统，调控多种病原菌的毒力、生物膜形成及抗生素耐药性，因此是抗感染治疗的重要靶点。本研究比较了七种结构相关香豆素对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）生长、生物膜形成和弹性蛋白酶活性的影响，并利用紫色杆菌（Chromobacterium violaceum）野生型与生...
tau 病（如阿尔茨海默病）以聚集 tau 蛋白进行性沉积为特征。实验体系显示 tau 病理可跨细胞传播，类似朊病毒，并形成可自我复制、产生特定病理模式的 tau 毒株。朊病毒模型预测 tau 种子形成将早于神经纤维缠结病理。为检验该假设，需同时评估种子滴度与免疫组化，但甲醛固定组织中能否测定 tau 种子滴度未知。作者此前建立基于...
本研究开发了一种基于基因改造细菌的新型无外源介质水毒性检测方法。研究选用基因改造铜绿假单胞菌作为生物传感器菌株，并以该菌株产生的绿脓菌素作为毒性指示物。通过电化学法和光谱法测定该菌株对模型毒物3,5-二氯苯酚的毒性响应，结果表明3,5-二氯苯酚的半数最大抑制浓度为15.1 mg/L。值得注意的是，当样品溶液中3,5-二氯苯酚浓度低至...
全细胞生物传感器在制药和化妆品行业的防腐剂效力测试（PET）中应用较少。药典通常要求采用传统活菌计数法检测防腐剂对微生物的抑制作用，而全细胞微生物生物传感器有望提供快速、高效的替代方法。本研究评估铜绿假单胞菌 ATCC9027 及其经验证的生物发光菌株在苯扎氯铵（BKC）防腐剂效力测试中的适用性。通过细菌复制、生物发光和荧光三种方式...
基于转录因子的生物传感器可用于筛选高产菌株，是细胞工厂工程中的关键工具。本文针对异源转录调控因子移植到新宿主以及准确检测胞外产物浓度两个难题，开发了一种对香豆酸（p-coumaric acid, p-CA）生物传感器。作者以枯草芽孢杆菌转录阻遏蛋白 PadR 为识别元件，通过改变其核糖体结合位点（RBS）调控翻译起始速率，优化 Pa...
热四膜虫是一种纤毛原生动物，可用作检测淡水重金属污染的全细胞生物传感器。本研究采用系统生物信息学方法，预测并分析热四膜虫中必需金属锌、铜以及非必需金属镉的金属蛋白组。通过整合蛋白质数据库中的金属结合结构域、金属结合模式及基因组注释信息，共鉴定出3784个潜在金属结合蛋白，显著多于UniProt中已注释的456个。研究进一步对这些新鉴...