本综述系列第一部分以日本案例为主，介绍了当前水环境状况，并讨论了面向实际水环境进一步开发微生物生物传感器技术的必要性。本文系统总结了约2010年以来面向水环境的微生物生物传感器发展趋势。在第一部分中，作者在简要回顾历史研究的基础上，介绍了微生物生物传感器原理的最新研究。在第二部分中，作者介绍了这些微生物生物传感器技术在水环境中的应用...
本研究构建了毒性生物传感器 Acinetobacter baylyi Tox2，其宿主为 A. baylyi ADP1，携带新的高拷贝质粒 pWH1274_lux，用于快速检测重金属污染海水的细胞毒性。luxCDABE 报告基因盒被位点特异性插入 pWH1274_lux 中组成型启动子 Ptet 下游并受其控制，使菌株生物发光强度随...
感染诊断领域迫切需要更简便、易用的检测工具，但细菌培养仍是金标准。本文提出一种替代方案，证明全细胞细菌生物传感器可高效检测外耳道炎患者中的铜绿假单胞菌感染。检测基于生物传感器与铜绿假单胞菌大量产生的挥发性化合物2-氨基苯乙酮（2-AA）之间的特异性结合。研究收集26名外耳道炎症状受试者的耳部脓液，将生物传感器检测结果与金标准培养法及...
本文提出一种基于活细菌传感菌株发光诱导、并集成于便携式无透镜CCD光学分析仪LumiSense的快速简便方法，用于食品样品中抗生素残留的灵敏检测。以环丙沙星为模型抗生素，工程化大肠杆菌在检测到目标物后通过recA启动子诱导luxCDABE生物发光基因表达，产生剂量依赖的光信号。系统响应时间为20–80 min，牛奶、蛋清和鸡精中的检...
群体感应（QS）是抑制铜绿假单胞菌宿主适应性和致病性的有前景靶点。过去十年，许多研究聚焦于筛选具有抗QS活性的小分子或蛋白，主要靶向以N-3-氧代十二酰基高丝氨酸内酯（3OC12-HSL）为信号分子的las QS系统。已有多种实验方法用于鉴定干扰3OC12-HSL受体LasR活性/稳定性、合成酶LasI功能，或信号分子本身稳定性/生...
地表水、地下水和饮用水中雌激素活性化学物对人类健康和水生生物构成威胁，但目前缺乏灵敏便携的快速监测设备。本文提出一种基于全细胞酵母的生物发光移动检测平台，采用新开发的NanoLuc酵母雌激素筛查（nanoYES）和低成本紧凑型无线相机作为光检测器。酿酒酵母经遗传工程改造，在人雌激素受体α（hERα）调控下表达酵母密码子优化的Nano...
背景：多数血糖监测方法需要外部能源，可能限制其应用，尤其是体内检测。生物发光技术利用萤火虫或海洋生物中的发光蛋白，无需外部能源即可产生光，为快速、无创葡萄糖检测提供了替代方案。本研究开发了一种基于生物发光淬灭技术的纳米结构生物传感器。结果：将荧光素酶生物发光蛋白（Rluc）与β-环糊精（β-CD）偶联；当8±3 nm金纳米颗粒（Au...
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...
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...
凋亡是维持组织稳态和多种疾病发生发展中的关键过程，选择性检测凋亡细胞具有重要研究价值。本研究开发了一种基于生物发光的 Annexin V 凋亡检测生物传感器，将 Annexin V 对凋亡细胞表面磷脂酰丝氨酸（PS）的靶向识别能力与血清稳定突变体 Renilla 荧光素酶 RLuc8 的高灵敏生物发光信号相结合。作者构建了 Anne...
萤火虫荧光素酶能够在高度特异的、依赖ATP的生化过程中发射可见光，因此既可用于检测这些酶本身，也可利用这些蛋白来测定ATP水平。基于对融合荧光素酶的研究，作者工程化构建了一种新型荧光素酶PLG2。与常用的Photinus pyralis荧光素酶相比，PLG2具有更高的比活性，以及更好的热稳定性和pH稳定性。本文提供了制备一种含有PL...
电子烟作为传统香烟的替代品被广泛使用，但其安全性尚未充分确立。本文展示并验证了一种分析方法，利用应激特异性重组发光细菌细胞（RBCs）作为全细胞生物传感器，区分电子烟油（e-juice）和可溶电子烟油气溶胶（SEA）的有害效应。这些 RBCs 携带由特定启动子严格调控的 luxCDABE 操纵子，分别响应 DNA 损伤（recA）、...
基于报告菌株对特定刺激响应的全细胞生物传感器，是监测特定环境条件或化学物质存在的稳健且低成本手段，在药物发现中常用于从大量细菌或真菌菌株中筛选抗菌化合物。本文描述了一种基于生物发光的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）生物传感器在发现细胞壁活性物质中的应用。该系统以特征明确的 PliaI 启动子为核心，该启动子可被多种...
基于报告基因的全细胞生物传感器可在实验室条件下高选择性和高灵敏度地检测水中有毒金属，但要转化为商业在线水分析仪，必须针对现场条件和成本进行优化。本文围绕细菌宿主与报告基因选择，比较了基于组成型启动子的全局毒性传感器和基于砷酸盐诱导Pars启动子的砷酸盐传感器。结果显示，五种大肠杆菌菌株携带两种lux型传感器时生物发光水平差异显著，说...
基于报告基因系统的全细胞生物传感器可快速检测水中痕量有机或金属化合物。此类传感器在实验室条件下已得到充分表征，但将其转化为用于水网监测的技术装置仍停留在概念阶段。开发半自主在线水分析仪的关键难点在于：在满足终端用户所需自主运行时间的同时，保持细菌生物传感器的灵敏度、特异性和响应时间。本文评估了冻干对两种基于报告基因系统、宿主为大肠杆...
由于镍对生物体有害，水中镍的检测具有重要意义，全细胞生物传感器提供了一种替代方案。本研究旨在构建一种发光细菌生物传感器，用于高特异性、低检测限地检测镍。该传感器基于大肠杆菌 RcnR 镍/钴金属调节因子及其天然靶启动子 PrcnA 与 lux 报告基因的融合回路。为将 RcnR 改造为镍特异性识别元件，作者测试了多个点突变并保留 C...
IL-1β加工是炎症小体激活的关键标志，并驱动炎症反应启动。长期以来，Western blot和ELISA被广泛用于检测该事件，但时间分辨率有限，且不适合原位实时检测。本文描述一种生物发光共振能量转移（BRET）生物传感器，用于在活巨噬细胞中实时监测IL-1β加工，可通过酶标仪或显微镜读取。该传感器由前体白细胞介素-1β（pro-I...
水中毒性物质监测是环境安全的重要问题。本文报道了一种低成本、易操作的生物发光生物报告垫生物传感器，用于现场评估水样毒性。该传感器由一次性生物报告垫和不可重复使用的CMOS光电探测器组成：将携带luxCDABE生物发光报告操纵子的大肠杆菌TV1061包埋于钙藻酸盐水凝胶垫中，置于玻璃样品池内，使水样中的毒性物质扩散进入凝胶并影响细菌代...
本研究开发了一种基于杂交瘤细胞的生物传感器，用于快速、灵敏、选择性检测霍乱弧菌O1（Vibrio cholerae O1），并将抗体–抗原结合事件转换为生物发光信号。在评估杂交瘤细胞性能后，作者将特异性杂交瘤细胞转染海肾素（aequorin）报告基因，构建稳定发光的生物传感器，并测定其生物发光活性。该传感器灵敏度可达50 CFU/m...
海洋环境退化尤其受烃类污染影响，已成为欧洲当局关注的问题。传统总毒性评估方法（ISO 11348 标准）不适合港口、浴场等原位监测场景。为此，细菌生物传感器成为合适工具。本文报道一种用于原位毒性监测的创新生物发光生物传感器，其核心是将野生海洋发光菌 Aliivibrio fischeri ATCC® 49387™包埋于琼脂糖基质中，...