水安全是公共卫生和自然环境保存的重大关切。本文提出利用噬菌体开发能够检测水中人和动物病原体的生物传感器工具。为此，作者利用噬菌体的高度区分性，使其特异性感染细菌宿主。关键挑战在于使用荧光报告蛋白，该蛋白只有在基因改造温和噬菌体与其细菌宿主发生特异性识别后才合成并被检测。为保证准确性和执行速度，作者开发了无需细菌生长的检测流程，仅需1...
本研究开发了一种用于研究微米级颗粒和不同微藻种类的光流体生物传感器。该系统由带有人字形（chevron）沟槽的微通道组成，鞘液可在核心流两侧形成流体聚焦，使样品在通道中心单列通过检测区。器件采用新一代高灵敏度光电探测器——多像素光子计数器（MPPC），其具有高增益和极小体积。实验检测了两种尺寸的高强度荧光微球（3.2 μm和10.2...
环二鸟苷酸（c-di-GMP）是细菌第二信使，传递内外信号并调控运动性与生物膜形成。许多细菌编码上百种 c-di-GMP 调节酶，但只有少数酶的活性信号被明确。作者开发并应用一种高通量、实时流式细胞术方法，利用基于荧光共振能量转移（FRET）的游离 c-di-GMP 生物传感器，在鼠伤寒沙门氏菌中筛选能调节其浓度的信号。该方法鉴定出...
开发荧光生物传感器的主要动机是实时监测细胞内代谢物水平。大多数可遗传编码的荧光传感器基于受体蛋白与荧光蛋白结构域的融合，但许多小分子代谢物缺乏已知蛋白受体，且基于蛋白受体的FRET传感器工程化困难。近年来，小分子结合核糖开关通过与体外筛选的Spinach适配体融合，被改造为荧光生物传感器；Spinach可结合前荧光、细胞可渗透的GF...
锌、铅和镉是环境中广泛存在且易在土壤中累积的金属痕量元素。本研究评估生物传感器作为提供受污染土壤中此类金属生物可利用性数据的工具。作者测试了基因工程菌株大肠杆菌 E. coli pPZntAgfp，该菌株通过绿色荧光蛋白（GFP）在细胞内积累来响应锌、铅和镉。采用流式细胞术检测金属诱导的荧光。在液体培养基中，锌在 0–25 mg/L...
单胺类神经递质5-羟色胺（5-HT）通过5-HT受体家族广泛调节人体生理功能，其中5-HT1A受体（HTR1A）是药物研发中研究最广泛的亚型之一，也是重要的治疗靶点。酵母荧光报告系统因检测简便而适用于G蛋白偶联受体（GPCR）研究，但以往以增强型绿色荧光蛋白（EGFP）为报告基因的酵母系统信噪比较低，限制了其作为通用工具的应用。为此...
蛋白聚集体跨细胞传播或朊病毒样种子可能驱动神经退行性疾病进展。在阿尔茨海默病等tau病中，tau种子可沿神经网络经细胞间转移传播病理，但其致病作用尚未验证，且缺乏稳健的生物样本检测手段。作者构建了一种超灵敏、特异且简便的基于FRET的流式细胞术生物传感器检测法，利用稳定表达tau或α-突触核蛋白与CFP/YFP融合蛋白的细胞系，确认...
细胞群体的基本特性包括生长速率、细胞分裂所需时间及其方差。真核细胞周期按 G1、S、G2 和 M 顺序进行，受环境信号和细胞内检查点调控。由于调控复杂，各阶段长度在不同细胞类型以及遗传和形态不可区分的细胞间差异显著。本文研究如何描述和量化细胞周期各阶段长度的均值与方差。作者引入相位分辨细胞周期模型，假设各阶段完成时间服从延迟指数分布...
理解新设计的微纳材料与系统如何影响细胞生理，是相关技术走向应用的关键。微纳系统中的力学作用、纳米材料及光、热、电场等刺激可直接或经活性氧间接损伤DNA，因此需要简便、定量、非破坏性的基因毒性评估方法。本文在NIH-3T3细胞中构建了一种基于TurboRFP的DNA损伤报告细胞系：p53响应性p21启动子驱动TurboRFP表达，使细...
作者建立了一套基于单细胞分选的酶活性筛选系统，用于检测产生3,4-二羟基苯甲酸（34DHB）的大肠杆菌。将从Acinetobacter sp ADP1获得的自调控转录因子pcaU及其启动子区改造后导入大肠杆菌，构建pcaU调控GFP表达的基因回路。该工程化pcaU调控子在外源34DHB浓度高于5 µM时可被诱导，因而可作为检测这一尼...
我们开发了一种在活细胞中区分不同蛋白构象的新方法——可暴露四半胱氨酸（XTC）。该方法将工程化四半胱氨酸基序引入目标蛋白，使其根据构象状态有条件地暴露于双砷染料结合。XTC用于区分Src家族激酶的开放与关闭调控构象。仅在c-Src、Lck和Lyn三个Src家族激酶保守SH2域中将四个残基替换为半胱氨酸，即可基于与双砷染料FlAsH或...
本文报道了一种用于检测纯化酶及无细胞提取物中碱基切除修复（BER）活性的新型多重检测方法。该方法首先通过快速且原创的程序，用荧光染料 Alexa 488 对磁性微珠进行编码，形成可区分的荧光条形码。随后，将含有 DNA 损伤位点的 DNA NanoBeacons（NBs）固定到荧光编码微珠表面；这些探针标记有 Cyanine 5（C...
人源神经元（hNT 神经元）由 NTera2/D1 前体细胞经 4 周分化和 2 周有丝分裂抑制获得，是研究成人人源神经元的重要模型。但收获物常混有星形胶质前体，后者难以用普通光镜识别，影响蛋白质组学、转录组学等需要高纯度培养物的应用。本文报道一种简单富集方法：在胰酶消化收获后，将细胞接种于未包被塑料培养瓶，利用星形胶质前体快速贴壁...
微生物群体的异质性或分离现象已受到大量研究，但其对生物过程的真实影响仍不清楚。造成这一知识缺口的主要原因，是在动态过程条件下难以监测微生物群体异质性。在生物过程背景下，导致微生物群体异质性的主要概念可归纳为两种假设：第一种涉及单个微生物细胞在过程设备停留期间所经历的历史或路径；第二种涉及微生物群体作为风险分散策略的协同响应，以应对过...
同时监测活细胞内多种蛋白的转运具有重要价值，因为许多受体蛋白在同一细胞中协同发挥作用，但现有荧光标记技术限制了功能受体对的机制研究。作者将荧光激活蛋白（FAP）技术与高通量流式细胞术结合，发展出一种稳健、灵敏且通用的新型生物传感器，用于在同一细胞中研究多种转运蛋白。该模型系统采用与人β2肾上腺素受体（b2AR）融合的FAP AM2....
本文开发了一种基于纳米颗粒共价修饰抗人上皮细胞黏附分子（EpCAM）单克隆抗体的敏感、选择性传感器，用于检测结肠癌细胞。透射电镜（TEM）图像表明，纳米颗粒及功能化纳米颗粒具有良好的分散性，适用于应用。采用高碘酸钠（NaIO4）氧化法氧化抗体，以将抗体共价固定于硅包覆荧光纳米颗粒表面，该方法能很好地保持抗体活性。荧光显微镜成像和流式...
转基因Notch报告小鼠在具有CBF1响应元件转录活性（CBF1-REx4-EGFP）的细胞中表达增强绿色荧光蛋白（EGFP），为鉴定和分离Notch激活前体细胞提供了工具。本研究询问该EGFP标记是否可定位并功能标记成年心脏组织前体细胞，以及该细胞基信号能否作为心脏损伤修复反应的定量和定性生物传感器。除散在的血管内皮和间质细胞外，...
本文是滑铁卢纳米技术研究所（WIN）系列报道的第二部分，综述生物纳米技术中纳米尺度生物传感器开发以及先进生物物理技术在阐明膜和表面活性剂基础生物化学中的应用。WIN 协调滑铁卢大学多个前沿纳米技术研究领域，其中生物传感器研究与基础生物物理是重点方向。文章围绕纳米材料支架、DNA 适配体、全细胞器件、碳纳米管/石墨烯/氧化锌纳米结构传...
耐药HIV-1毒株的出现、现有抗HIV药物严重副作用以及有效疫苗缺乏，凸显开发新型抗病毒药物及其发现方法的需求。本文在T细胞中建立了一种监测HIV-1蛋白酶（PR）蛋白水解活性的检测系统。该系统基于诱导表达HIV-1 PR与Gal4 DNA结合域及反激活域融合蛋白；融合蛋白结合Gal4响应元件，仅在存在有效PR抑制剂（PI）时激活下...
配体依赖性受体内化是 G 蛋白偶联受体（GPCR）信号脱敏的重要机制。传统下游报告基因或第二信使检测易受脱靶效应影响，而 GFP 融合蛋白虽可直接标记受体，但单细胞荧光强度不随响应变化，不适合基于信号强度的高通量筛选。本文报道一种基于荧光激活蛋白（FAP）技术的活细胞生物传感器，用于检测人 β2 肾上腺素能受体（b2AR）的内化。作...