Visualization of mechanical stress-mediated Ca
机械感受系统在维持肠道稳态中起作用，但相关机制细节稀缺。近期，我们构建了条件性表达 Ca2+ 生物传感器 yellow cameleon 3.60（YC3.60）的转基因小鼠模型，并建立了五维（5D；x、y、z、时间和 Ca2+）活体成像系统，用于研究淋巴组织和肠上皮细胞反应。为验证该肠道感知系统，我们在 Nestin-Cre/YC...
Live Visualization of ERK Activity in the Mouse Blastocyst Reveals Lineage-Specific Signaling Dynamics.
FGF/ERK信号对小鼠囊胚中各细胞谱系的模式形成与增殖至关重要，但ERK信号动态从未在活胚胎中被直接可视化。为探究不同信号水平是否与特定细胞命运和状态相关，作者构建了一株靶向小鼠品系，在所有细胞中表达ERK激酶转位报告蛋白（KTR），实现单细胞分辨率下ERK活性的活体定量。对囊胚进行三维时间序列成像发现，在滋养层明显分化为极性和壁...
High-performance FRET biosensors for single-cell and in vivo lead detection.
铅的各种形式长期隐蔽地危害人类健康，血铅水平（BLL）是诊断铅中毒程度的常规指标，但尚无明确安全范围。为开发可用于活体生物的检测工具，作者工程化了一种基因编码的荧光共振能量转移（FRET）型二价铅（Pb2+）生物传感器 Met-lead 1.44 M1。该传感器表观解离常数（Kd）为 25.97 nM，检出限（LOD）为 10 nM...
10.3390/nu12082293
肠道含有超过半数的免疫细胞和外周神经，并管理食物成分与宿主之间的有益相互作用。Paramylon 是裸藻（Euglena gracilis）中的 β-1,3-葡聚糖储存多糖，可通过影响细胞因子产生发挥免疫刺激活性。本研究利用活体和体外细胞类型特异性钙（Ca2+）成像，探讨调节食物成分与肠道相互作用的信号机制。我们成功在普遍表达黄色变...
Experimental pathology by intravital microscopy and genetically encoded fluorescent biosensors.
双光子激发显微镜的发明扩大了活体显微镜（IVM）在实验病理学中的应用潜力。近年来，基于荧光蛋白的遗传编码生物传感器为在活体动物中可视化细胞功能提供了理想工具。本文首先简要回顾双光子激发显微镜下的活体显微镜技术，以及基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理的遗传编码生物传感器。随后，作者描述利用这些生物传感器开展活体成像如何...
Booster, a Red-Shifted Genetically Encoded Förster Resonance Energy Transfer (FRET) Biosensor Compatible with Cyan Fluorescent Protein/Yellow Fluorescent Protein-Based FRET Biosensors and Blue Light-Responsive Optogenetic Tools.
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的基因编码生物传感器已被用于可视化信号分子活性。目前大多数传感器由青色荧光蛋白和黄色荧光蛋白（CFP/YFP）组成，限制了在单个细胞内同时使用多种 FRET 传感器，且与蓝光驱动的光遗传工具不兼容。为克服这些问题，作者开发了具有红移激发和发射波长的 FRET 生物传感器。通过计算 För...
Engineered Sensor Zebrafish for Fast Detection and Real-Time Tracking of Apoptosis at Single-Cell Resolution in Live Animals.
凋亡在发育与疾病中发挥关键作用，但现有检测方法多为体外终点实验，难以在活体生理环境中实时监测。本研究构建了转基因传感器斑马鱼，使其皮肤特异性表达一种基于荧光共振能量转移（FRET）的 caspase-3 生物传感器。正常状态下，皮肤细胞发出绿色荧光；当凋亡过程中 caspase-3 被激活时，皮肤细胞转为发出蓝色荧光。通过时间序列 ...
Shedding new light on RhoA signalling as a drug target
小GTP酶RhoA是细胞与细胞外基质相互作用信号的关键调控因子，参与迁移、机械转导等过程，并在癌变中常发生紊乱。传统生化方法难以在天然组织环境中评估RhoA活性。作者开发了一种RhoA-FRET生物传感器小鼠，利用活体成像的高时空分辨能力监测RhoA活性。该小鼠采用改造型Raichu-RhoA报告蛋白，以EGFP和mRFP替代原CF...
Propolis induces Ca
蜂胶具有多种免疫功能。我们此前构建了条件性钙离子生物传感器黄色变色龙（YC3.60）转基因小鼠品系，并建立了用于包括派尔集合淋巴结（PP）在内的淋巴组织活体成像的五维（x、y、z、时间和 Ca2+ 信号）系统。为评估蜂胶对免疫细胞的作用，本研究利用 CD11c-Cre/YC3.60flox 转基因小鼠在体外和体内分析 Ca2+ 信号...
A Caspase-1 Biosensor to Monitor the Progression of Inflammation In Vivo.
炎症小体是多蛋白复合物，负责协调细胞炎症反应并介导宿主防御。在识别病原体和危险信号后，炎症小体组装并招募、激活半胱氨酸蛋白酶-1（caspase-1），后者将前白介素-1β（pro-IL-1β）和前白介素-18（pro-IL-18）切割为活性形式。本研究旨在开发一种可在活体动物中监测炎症启动、进展与消退的生物传感器。作者将已知的 c...
In Vivo Quantification of Intramolecular FRET Using RacFRET Biosensors.
基因编码的FRET生物传感器是可视化活体细胞与组织中蛋白活性和信号事件的重要工具。与生化方法相比，FRET生物传感器可在活体中非侵入性地实现信号过程的空间—时间检测。尽管该技术概念相对简单，但实验流程复杂，包括传感器优化、数据采集和图像处理三个步骤，每一步均存在挑战。本章重点讨论数据采集与图像处理，并以分子内RacFRET生物传感器...
Quantitative Imaging of Endogenous and Exogenous H
动物体内细胞外过氧化氢（H2O2）信号的空间时间动态仍不清楚。本文介绍一种优化的活体生物传感器成像实验方案，用于在斑马鱼幼鱼中定量测量细胞外 H2O2 的动态及其生理效应。作者利用遗传编码的比率型荧光 H2O2 传感器 HyPer，通过注射体外转录 mRNA 或建立稳定转基因品系，使幼鱼组织表达 HyPer。通过尾鳍尖端截断产生内源...
Quantitative in vivo imaging of neuronal glucose concentrations with a genetically encoded fluorescence lifetime sensor.
葡萄糖是大脑必需的能量来源。基因编码荧光生物传感器可实时观察单个神经元和星形胶质细胞的葡萄糖动态，但即使对比率型传感器，也缺乏将测量值转换为离体脑组织或活体实际浓度的实用方法。荧光寿命成像提供了克服该问题的策略。此前作者报道了荧光寿命葡萄糖传感器 iGlucoSnFR-TS（曾用名 SweetieTS），用于监测刺激引起的神经元葡萄...
Development and Applications of Bioluminescent and Chemiluminescent Reporters and Biosensors.
荧光报告基因和生物传感器已成为生物与生物医学研究的重要工具，但荧光测量需要外部激发光，限制了其在厚组织和活体动物中的应用。生物发光报告基因和生物传感器利用酶催化的放热生化反应产生激发态发射体，无需外部激发，可在暗背景上获得高灵敏度，并减少光毒性和自发荧光干扰。本综述首先介绍生物发光报告基因的发展，包括荧光素酶-荧光素体系、底物类似物...
Na
血浆膜钠/钙交换体1（NCX1）调节动脉平滑肌细胞胞内钙浓度（[Ca2+]CYT），在部分收缩动脉中倾向促进净钙内流。平滑肌特异性NCX1过表达转基因（TG）小鼠平均血压升高约10 mmHg。本研究检验NCX1过表达是否使表达钙生物传感器exMLCK的暴露股动脉出现钙增益和[Ca2+]CYT升高。TG动脉[Ca2+]CYT及NCX1...
Diet-induced β-cell insulin resistance results in reversible loss of functional β-cell mass.
尽管遗传模型已充分证明，β细胞胰岛素抵抗在饮食诱导2型糖尿病（T2DM）中的意义仍不清楚。本研究以易患糖尿病的雄性C57Bl/6J小鼠为模型，给予不同组合的西式饮食，发现β细胞胰岛素抵抗在T2DM进展早期即出现，由高脂毒性增加β细胞工作负荷共同引起。高脂高蔗糖饮食8周内，小鼠出现肥胖、胰岛素和葡萄糖耐量受损，并表现为非代偿性胰岛素分...
A Cell/Cilia Cycle Biosensor for Single-Cell Kinetics Reveals Persistence of Cilia after G1/S Transition Is a General Property in Cells and Mice.
纤毛与细胞周期通过共享的中心粒/基体机制紧密偶联。中心粒在纤毛基体中成核纤毛轴丝，并在中心体处隔离周中心粒基质以组织有丝分裂纺锤体；纤毛可响应生长信号，触发纤毛回缩和细胞周期再进入。本文报道一种荧光纤毛/细胞周期生物传感器，可在细胞和诱导型小鼠中同时标记细胞周期阶段与纤毛组装/解聚动力学，实现活体成像。该三顺反子报告系统包含 ARL...
CD11c-expressing Ly6C+CCR2+ monocytes constitute a reservoir for efficient Leishmania proliferation and cell-to-cell transmission.
细胞内病原体如大棘杜氏利什曼原虫（Leishmania major）的毒力依赖于其在吞噬细胞内复制、释放并进入新宿主细胞的循环。然而，在活体感染中，高效增殖的细胞生态位及其向新宿主细胞扩散的过程尚未明确。本研究利用一种用于测量活体组织中病原体增殖的生物传感器，发现表达 CD11c 的 Ly6C+CCR2+ 单核细胞来源吞噬细胞是持续...
Dynamic MAPK/ERK Activity Sustains Nephron Progenitors through Niche Regulation and Primes Precursors for Differentiation.
肾单位祖细胞（nephron progenitors, NPs）的体内微环境及其基本细胞特性仍不清楚。本研究利用表达 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器的转基因小鼠，对胚胎肾中 ERK 活性进行活体成像，发现 NPs 中 MAPK/ERK 通路呈动态激活模式，而正在分化的肾单位前体细胞则表现为持续性激活。遗传学实验表...
Intravital Imaging to Monitor Therapeutic Response in Moving Hypoxic Regions Resistant to PI3K Pathway Targeting in Pancreatic Cancer.
先进活体成像技术可实现治疗抑制下信号通路活性的动态监测。本研究评估了胰腺导管腺癌（PDAC）缺氧微环境中 PI3K 通路靶向治疗的耐药性，发现三种临床相关抑制剂均存在显著的缺氧诱导耐药。为应对这一临床问题，作者通过免疫荧光和氧敏感纳米颗粒磷光寿命成像绘制肿瘤缺氧分布，并证明这些缺氧区域会在肿瘤内瞬态移动。为将微环境信息与药物反应叠加...