工程化溶瘤细菌正成为精准癌症治疗的有前景平台，结合固有肿瘤趋向性、免疫原性和可编程基因调控。合成生物学进展使可诱导和自主回路能够感知外源输入（化学或物理信号）、细菌自身线索（群体感应、细菌侵袭开关或一氧化氮响应启动子）以及肿瘤特异性病理生理（缺氧、低pH或乳酸）。这些设计调控定植、裂解和治疗货物（前药转化酶、细胞因子、抗体/纳米抗体...
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...
环境中高浓度重金属会对生态系统和人体健康造成严重危害，亟需开发有效控制土壤重金属污染的方法。植物修复在土壤重金属污染控制中具有优势和应用潜力，但现有超富集植物存在环境适应性差、富集种类单一、生物量小等不足。基于模块化理念，合成生物学使设计多种生物体成为可能。本文提出“微生物生物传感器检测—植物修复—重金属回收”的土壤重金属污染控制综...
合成生物学有望变革多种疾病的细胞与基因治疗。目前，针对真核和原核细胞的成熟工具已可用于工程化细胞，使其能够选择性响应一种或多种疾病相关信号并产生治疗效应，从而避免正常组织受到潜在细胞毒性影响。本报告总结了2021年5月3日至4日举行的Keystone线上研讨会“合成生物学：遗传工程与人类治疗的十字路口”。鉴于多项基于合成生物学设计的...
早期发现疾病并实施精准治疗将深刻改变人类疾病诊疗。为实现这一目标，需要能够精确定位疾病发生时间与部位的生物传感器。合成生物学的快速发展使研究者能够利用活细胞的信息处理能力，先诊断疾病，再以受控方式进行治疗。例如，可设计活体传感器精确感知疾病生物标志物，如炎症副产物，并在原位递送靶向治疗药物。这些活体传感器有望在疾病早期提供可操作信息...
细胞基生物传感器（CBBs）是通过遗传工程改造的活细胞，用于以高灵敏度和特异性、低成本且非侵入方式检测分析物。细胞天然感知环境刺激，将天然转录应答与比色、荧光或生物发光报告基因表达连接后，可连续感知生物分子并报告信息。合成生物学进展推动CBBs向临床应用发展。细菌和哺乳动物细胞均可构建全细胞传感器，包括实验室菌株和人体共生菌。通过重...
全细胞微生物生物传感器为重金属的快速、现场检测提供了替代手段。该类传感器以微生物为基底，通过设计和构建基因回路，使细胞在接触重金属离子时产生定性或定量的输出信号。早期设计多集中于单输入构建体，而多路复用系统的发展使传感器设计更加灵活。然而，重金属对微生物底盘的毒性以及重金属响应启动子元件特异性不足，限制了其从实验室走向现场实用化。采...