胰腺β细胞脉冲式胰岛素分泌对体内血糖精细调控至关重要。糖酵解振荡被认为是产生脉冲胰岛素分泌相关电振荡的机制。糖酵解酶6-磷酸果糖激酶-1（PFK）催化果糖-6-磷酸（F6P）生成果糖-1,6-二磷酸（FBP）。有假说认为胰岛中观察到的慢电和钙振荡（周期3–5 min）源于FBP对PFKM的变构反馈激活。胰腺β细胞表达PFKL、PFK...
与绿色荧光蛋白（GFP）生物传感器相比，红色荧光蛋白（RFP）生物传感器因光毒性更低、自发荧光更少、组织穿透更深而具有内在优势。然而，现有RFP生物传感器常存在动态范围小、亚细胞定位错误和非期望光转换等缺陷，且可用选择有限，逐一开发耗时费力。本文提出一种通用且便捷的方法：通过遗传密码扩展，将非天然氨基酸3-氨基酪氨酸（aY）引入GF...
本文报道利用脉冲交错激发荧光寿命成像显微镜（PIE-FLIM）在单个活细胞中同时测量两种不同基因编码生物传感器探针的活性。许多基因编码生物传感器依赖 Förster 共振能量转移（FRET）来检测目标细胞信号事件引起的构象变化，而通过荧光寿命成像（FLIM）测量供体荧光团寿命变化是量化 FRET 的稳健方法。由于复杂信号网络研究要求...
我们此前报道，siRNA 瞬时敲低 ATP 合酶抑制因子 1（IF1）可提高模型胰腺 β 细胞 INS-1E 的 ATP 水平并增强胰岛素分泌。本研究考察长期过表达天然 IF1 对胰腺 β 细胞生物能量代谢和胰岛素分泌的影响。我们构建了稳定过表达天然 IF1 的 INS-1E 细胞系，发现 IF1 过表达导致 ATP 水平显著下降，...
本文报道了一种用于在体内研究胰腺β细胞功能的细胞基生物传感器。该生物响应细胞模型基于稳定表达基因编码cameleon荧光钙传感器YC3.6cyto的INS-1E胰腺β细胞。通过单细胞筛选、克隆扩增、功能测试和体外封装实验，作者鉴定出适合封装的INS-1E-YC3.6cyto克隆。该克隆细胞聚集体被装载到基于平面多孔膜的细胞宏观封装装...
线粒体丙酮酸载体（MPC）介导丙酮酸进入线粒体基质，是其代谢的关键限速步骤。在胰腺β细胞中，线粒体丙酮酸代谢被认为对葡萄糖感知和葡萄糖刺激胰岛素分泌（GSIS）至关重要。为评估MPC在维持全身血糖稳态中的作用，作者利用果蝇和小鼠中胰岛素产生细胞MPC活性缺失的遗传工程模型。结果显示，两种物种中MPC缺失均导致血糖升高、葡萄糖耐量受损...
胰岛素抵抗是心血管疾病和2型糖尿病发生发展的重要因素，但如何在活体中动态监测胰岛素靶组织中特定细胞类型的胰岛素抵抗仍缺乏有效方法。本文报道一种非侵入、纵向、细胞类型特异性的活体监测技术，以朗格汉斯岛中的胰腺β细胞为例。作者将表达FoxO1-GFP生物传感器的胰腺胰岛移植至小鼠眼前房，利用角膜作为天然光学窗口，通过荧光显微镜在单细胞分...
本文报道了一种基于细胞的生物电子葡萄糖传感器，利用胰岛β细胞对葡萄糖及生理激素变化的多参数感知能力，为糖尿病管理提供新途径。该传感器通过微电极阵列(MEA)记录多个细胞产生的场电位，从而快速、高通量地评估细胞对不同因素的响应。由于信号质量和整体性能高度依赖细胞与电极的紧密接触，作者提出一种非侵入式方法，利用细胞自身电性质，通过电泳将...
活细胞成像显示钙离子（Ca2+）可在多种细胞器内进出，但酸性细胞器如内体的 Ca2+ 测量长期受技术限制。本研究将耐酸、比率型 Ca2+ 荧光生物传感器 GEM-GECO1 与比率型 pH 生物传感器 mKeima 结合，并借助 TiVAMP 将两者靶向 TiVAMP 阳性内体腔，用于测量胰腺 β 细胞中 Rab5a 和 Rab7 ...
葡萄糖传感器已改善1型糖尿病治疗，但仍不能感知全部生理信号并实现闭环控制。胰腺β细胞在进化中形成生物传感器，可整合葡萄糖以外的脂质、氨基酸及GLP-1、GIP等激素信号。作者利用β细胞暴露于葡萄糖和激素时电活动改变的特性，设计了一种生物电子葡萄糖传感器：将小鼠胰岛细胞培养在多电极阵列上，细胞外记录其场电位。在低葡萄糖下无电振荡，高葡...
环磷酸腺苷（cAMP）信号的特异性和多功能性依赖空间定位与时间动态。磷酸二酯酶（PDE）通过水解 cAMP 塑造信号。胰腺β细胞中，葡萄糖触发亚质膜 cAMP 振荡，对胰岛素分泌重要，但机制不清。本研究利用表达荧光转位生物传感器的 MIN6 细胞或小鼠胰腺β细胞，以比率式消逝波显微镜监测亚质膜 [cAMP]pm，分析不同 PDE 的...
线粒体pH是线粒体能量代谢的关键决定因素。本研究开发了一种基于氯离子不敏感且氢离子敏感探针的新型荧光比率型pH生物传感器，用于活细胞中直接、定量且无光漂白地测量线粒体pH。该探针由氢离子敏感的Venus H148V突变体与氢离子不敏感的GFPuv融合而成，并融合线粒体定位信号形成MTpHGV。将MTpHGV稳定转染至大鼠INS-1和...