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...
癌症免疫治疗在多种肿瘤中取得显著临床成功，但患者反应异质性和免疫相关毒性限制了其潜力。有效抗肿瘤免疫需要抗原释放与呈递、免疫细胞活化、迁移浸润及肿瘤杀伤等多步骤协调，而免疫抑制性肿瘤微环境（TME）可影响任一环节，导致耐药或复发。TME是动态生态系统，包含恶性细胞、免疫效应细胞、血管和可溶性介质。传统活检组织学或终点检测难以捕捉其时...
癌细胞在氧充足条件下仍优先通过有氧糖酵解获取能量，将葡萄糖（Glu）转化为丙酮酸（PA），并进一步转化为乳酸（LA）。这种代谢重编程造成细胞外乳酸积累，使肿瘤微环境（TME）酸化，从而促进肿瘤侵袭与转移。Glu、PA 和 LA 的动态变化与肿瘤起始、进展密切相关。本综述全面讨论靶向这些关键代谢物的治疗策略，并系统评估电化学与荧光技术...
唾液腺肿瘤（SGTs）是一类罕见且异质性强的肿瘤，诊断和治疗困难。外泌体是几乎所有细胞分泌、存在于多种体液中的脂质双分子层囊泡，在细胞间通讯中发挥关键作用，并参与肿瘤微环境调控、转移促进和免疫应答影响。本综述聚焦外泌体在唾液腺肿瘤中的作用，提出通过阐明外泌体影响肿瘤发生和进展的机制，可开发新的诊断和治疗方法。理解这些机制有助于将外泌...
多数抗PD-1单抗采用S228P突变IgG4骨架以避免激活免疫细胞或补体，但IgG4与其他IgG Fc片段间的Fc–Fc相互作用可能带来不良效应。Fc-null IgG1骨架可避免IgG4相关的Fc–Fc相互作用和Fc受体结合效应，是潜在更安全替代方案。本研究系统评价两种骨架的抗PD-1单抗。将曲妥珠单抗、利妥昔单抗、野生型IgG1...
胶质母细胞瘤（GBM）是一种侵袭性原发脑肿瘤，其动态且复杂的肿瘤微环境（TME）使诊断和治疗面临重大挑战。本综述系统探讨了生物传感器增强型器官芯片（OOC）模型在研究 GBM 肿瘤微环境动态中的创新应用。近年来，将生物传感器整合到 OOC 平台中，可在受控微环境中实时监测和分析细胞行为，弥补传统体外和体内模型难以准确模拟 GBM 进...
化学交换饱和转移（CEST）与生物传感器成像冗余位移偏差（BIRDS）分别通过检测可交换质子和非交换质子磁共振信号实现分子成像。由于 CEST 对比同时受温度和 pH 影响，同时采集 CEST 与 BIRDS 可分离二者贡献。本研究评估了利用经 BIRDS 温度校正的比值型 CEST 在体内实现高空间分辨率 pH 成像的可行性。采用...
本研究旨在比较兔 VX2 肝肿瘤模型中，使用 Lipiodol、Oncozene™ 载药栓塞微球或 LUMI™ 载药微球进行经动脉化疗栓塞（TACE），单独使用或联合碳酸氢钠，对肿瘤微环境代谢与免疫反应的影响。将 21 只荷瘤兔随机分为五组，治疗前后行多参数 MRI 及基于 BIRDS 的细胞外 pH（pHe）成像，并通过免疫组化检...
装备遗传编码乳酸生物传感器的细菌是生物制药生产、诊断和细胞治疗中的有前景工具。然而，许多应用涉及富糖和缺氧环境，现有全细胞乳酸传感器在这些条件下性能较低。本文通过改造天然 LldPRD 启动子及其 LldR 转录调控因子，构建并优化了一种合成乳酸生物传感器系统。作者设计含 LldR 操纵子的杂合启动子，去除葡萄糖分解代谢抑制和缺氧抑...
免疫细胞分泌的IFN-γ对肿瘤细胞具有多种作用，包括诱导免疫检查点与抗原呈递、抑制增殖和诱导凋亡。作者将双启动子系统与IFN-γ信号响应启动子结合，构建了名为干扰素传感探针（ISP）的报告系统，通过荧光和生物发光定量IFN-γ响应。转座子整合位点效应由PGK启动子驱动的荧光蛋白表达加以校正。在五种潜在IFN-γ响应元件中，IFN-γ...
胶质母细胞瘤进展伴随血管性、细胞密度和代谢改变。本研究在人源U87和U251胶质母细胞瘤模型中，利用动态增强磁共振成像（DCE-MRI）纵向测量灌注（Fp）、通透性（Ktrans）、细胞外容量分数（ve）和血容量分数（vp），利用表观扩散系数（ADC）MRI评估细胞密度，并利用BIRDS磁共振波谱成像测量细胞外pH（pHe）。结果显...
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...
本研究旨在验证在临床3T MRI扫描仪上开发非侵入性细胞外pH（pHe）成像方法用于肝癌分子成像的可行性。此前，BIRDS（Biosensor Imaging of Redundant Deviation in Shifts）已在9.4T和11.7T小动物扫描仪上实现活体pHe成像，其3D化学位移成像（CSI）读出依赖于TmDOTP...
肿瘤细胞生物标志物的有效检测备受关注。本文成功制备了一种基于溶液门控石墨烯晶体管（SGGT）的高灵敏生物传感器，用于检测肿瘤细胞糖酵解代谢在细胞周围积累的乳酸含量。该乳酸传感器的传感机制归因于乳酸氧化酶（LOD）氧化乳酸产生的过氧化氢（H2O2）在门电极附近发生电化学催化。传感器的关键组分是由菊芋秸秆经一步原位热解制备的负载氧化铈纳...
实时监测肿瘤微环境参数可为肿瘤生物学动态及其治疗反应提供有价值信息，但植入式生物传感器可能因异物反应导致的生物污损而失效。本研究建立了一种新型肿瘤异种移植模型，用于评估六种生物材料（二氧化硅、氮化硅、Parylene-C、Nafion、生物相容性 EPO-TEK 环氧树脂和铂）植入实体瘤后诱发异物反应的潜力。所选材料基于其用于构建一...
本研究旨在探索乳腺癌患者对将生物传感器植入原发肿瘤以个性化辅助放疗的理解与可接受性，确定最佳传感器设计与数量，并评估其潜在临床益处，以及患者对耐受性、毒性、留置时间和数据保密性的担忧。研究从癌症中心放疗后门诊招募32名已完成手术（29例保乳手术、3例乳房切除术）、术后放疗和系统治疗的早期乳腺癌患者，通过半结构化访谈收集资料，并对访谈...
转移常与癌症进展、不良生存和耐药相关，早期检测转移及定位转移肿瘤位点可改善患者生存。因此，开发改进癌症转移生物标志物检测技术有助于诊断和治疗。本研究利用纳米金刚石（NDs）开发刺激响应性转移检测复合物，以基质金属蛋白酶9（MMP9）为转移生物标志物，因为MMP9高表达提示转移。该ND-MMP9生物传感器复合物由表面功能化MMP9特异...
小GTP酶RhoA参与正常组织中的多种基本过程，其时空调控被认为控制细胞的力学感知、生长和运动，而失调与疾病发生相关。本文报道了一种RhoA-荧光共振能量转移（FRET）生物传感器小鼠的构建及其在多种原生组织中实时监测RhoA活性的应用。作者利用该小鼠评估了骨内骨细胞力学感知和中性粒细胞迁移过程中RhoA活性的变化，并展示了小肠隐窝...
胶质瘤维持酸性细胞外pH（pHe），促进肿瘤生长并导致治疗抵抗。鉴于肿瘤核心以外酸性pHe提示浸润，作者假设成像肿瘤内pHe相对于瘤周pHe可提供治疗影响肿瘤微环境的新读出。研究采用BIRDS（Biosensor Imaging of Redundant Deviation in Shifts），利用与顺磁性铥（Tm3+）络合的大环...
高血糖是多种人类癌症的危险因素。肿瘤细胞即使在有氧条件下也通过糖酵解代谢葡萄糖（Warburg 效应），为分析代谢适应机制提供了框架。本研究采用源自健康组织的人乳腺基质细胞系 RMF-621，将其长期培养于低糖（5 mM）或高糖（25 mM）环境中，并利用 FRET 生物传感器 Laconic 分析乳酸转运动力学参数。结果表明，葡萄...