Engineering and Application of Biosensors for Aromatic Compounds Production in
芳香化合物广泛用于香料、染料、神经递质和药物等领域。以廉价底物进行微生物发酵是生产芳香化合物的重要策略，但发酵参数优化和工业规模放大仍面临挑战。生物传感器能够精细调节内源或异源代谢途径酶的表达，在不明显抑制细胞生长的前提下平衡代谢通量，并将代谢流导向目标产物合成，因此基于生物传感器的菌株工程与筛选是一种智能化策略。本文系统综述了大肠...
A tool for modeling gene regulatory networks (GRN_modeler) and its applications to synthetic biology.
基因调控网络（GRN）的建模与模拟对于理解生物过程、预测系统行为、解释实验数据和指导合成系统设计至关重要。在合成生物学中，GRN 是实现复杂功能设计与控制的基础，但 GRN 模拟往往耗时且需要专门知识。为此，作者开发了 GRN_modeler，一个具有图形用户界面的友好工具，使无编程经验的用户也能创建现象学模型，同时为高级用户提供命...
Automated and Programmable Cell-Free Systems for Scalable Synthetic Biology with a Focus on Biofoundry Integration.
无细胞蛋白合成（CFPS）已成为合成生物学中可编程、可扩展且兼容自动化的关键平台。摆脱细胞存活与生长限制后，CFPS 可实现快速设计迭代、精确控制反应条件和高通量实验。CFPS 与生物工厂（自动化高通量生物工程平台）的整合显著加速设计-构建-测试-学习（DBTL）循环，促进酶工程、代谢途径原型构建、生物传感器开发和远程生物制造。液处...
10.3389/fbioe.2025.1673169
脂解耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）是一种具有油积存能力的酵母，已成为可持续生产高价值营养保健品的重要细胞工厂。其固有代谢特征表现为向关键前体乙酰辅酶A（acetyl-CoA）的高通量，使其适合合成类胡萝卜素、黄酮类化合物和特色脂质等复杂分子。本综述总结了工程化脂解耶氏酵母细胞工厂的最新进展，重点讨论代谢工程与合成...
Recent Advances in Developing Cell-Free Protein Synthesis Biosensors for Medical Diagnostics and Environmental Monitoring.
无细胞生物传感器利用细胞机器的选择性，同时避免活细胞的限制，在环境监测、医学诊断和生物技术应用中具有优势。本综述总结无细胞生物传感器开发的最新进展，强调其以高灵敏度和特异性检测重金属、有机污染物、病原体和临床生物标志物的能力。文章分析无细胞蛋白合成优化、保存策略和现场部署方法等技术创新，这些进展提高了灵敏度与实际适用性。合成生物学方...
Beyond Cutting: CRISPR-Driven Synthetic Biology Toolkit for Next-Generation Microalgal Metabolic Engineering.
微藻具有光驱动生长、CO2固定和合成多种高价值化合物的能力，是循环生物经济中可持续细胞工厂。然而，工业应用受生物限制和传统遗传工具不足阻碍。CRISPR-Cas系统最初通过靶向DNA切割实现精确基因编辑。本综述认为，其真正变革潜力在于超越切割，将CRISPR作为多功能合成生物学“瑞士军刀”。文章综合了CRISPR衍生工具的快速演进，...
Simulating a
多能细胞通过接收外部信号、做出命运决定并执行分化功能而特化为多种细胞类型，这一范式类似计算机算法。尽管生物传感器设计进展使细胞能响应多种刺激，但维持细胞经历合成记忆并据此指导行为的能力仍难以实现。本文开发了一种基于重组酶逐步基因表达程序（STEPs）模拟“for-loop”计数到三的细胞记忆驱动行为系统。STEPs 被基因组整合到人...
A framework for complex signal processing via synthetic biological operational amplifiers.
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。...
Biosensor characterization: formal methods from the perspective of proteome fractions.
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 ...
A split ribozyme system for in vivo plant RNA imaging and genetic engineering.
RNA在植物细胞与生理过程中发挥核心作用，监测其动态丰度有助于理解植物对发育和环境刺激的响应。传统RNA定量方法通常具有破坏性、费时且劳动密集。为克服这些限制，作者开发了一种用于植物体内RNA成像的合成分裂核酶系统。该系统将不同RNA信号转换为正交蛋白输出，使多种RNA信号可在植物体内可视化。作者在烟草（Nicotiana bent...
Engineered Bacteria for Disease Diagnosis and Treatment Using Synthetic Biology.
本文利用合成生物学技术，将细菌改造为可用于疾病诊断和治疗递送的微型机器人。工程菌可单独使用，也可作为微生物群落组合应用；群落中不同组分相互补充，可提高诊断准确性并产生协同治疗效应。文章重点讨论了微生物疗法在癌症、肠道疾病和代谢性疾病中的应用潜力，并强调工程菌对宿主原生微生物群的影响至关重要，因为其可调节并与宿主微生物环境相互作用，从...
Engineering Saccharomyces cerevisiae for medical applications.
过去数十年，合成生物学的发展为低成本、快速且环境友好的医学应用开辟了新路径。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）经遗传工程改造后，已从食品工业中的传统工具转变为治疗和预防医学的重要载体。本综述系统梳理工程化酿酒酵母在医学领域的主要应用，重点讨论其作为药物与疫苗生产细胞工厂、用于诊断和生物模拟检测的生物传感器，...
Biological Switches: Past and Future Milestones of Transcription Factor-Based Biosensors.
自1961年Jacob和Monod描述lac操纵子以来，原核生物转录调控研究推动了基于转录因子的生物传感器发展。由于可检测小分子种类广泛且应用覆盖生物技术多个领域，过去数十年生物传感器研发呈指数增长。期间，基础认知、合成生物学、分析工具和计算学习等关键里程碑极大扩展了生物传感器库及其应用范围。生物传感器工程逐渐发展为多学科交叉领域，...