生物信号动态对理解生命过程至关重要，基于生物传感器的实时成像已革新其分析。荧光寿命成像显微镜（FLIM）相比荧光强度成像可测量与传感器浓度无关的绝对信号水平，从而支持跨动物、脑区和时间尺度的比较。然而，自荧光、背景光、光电倍增管暗电流和后脉冲等因素会削弱 FLIM 的优势。为此，作者提出 FLiSimBA，一个用于生物应用的灵活荧光...
葡萄糖代谢机制虽已阐明多年，但糖酵解中间代谢物的亚细胞分布、转运与功能仍存在未解问题，需要在活细胞和体内实现高时空分辨率的代谢监测。遗传编码荧光传感器可在活细胞和动物体内特异性、灵敏且时空分辨地监测代谢物，近年已开发数十种葡萄糖代谢物传感器。本文强调追踪糖酵解特定中间代谢物、测量糖酵解通量、监测其时空动态并定量代谢物丰度的重要性，随...
过去十年，先进荧光显微成像技术为利用自荧光分子和谐波产生信号作为活体细胞与组织研究的分子生物标志物和生物传感器提供了新机会。无标记方法利用细胞内源性荧光分子，并借助其光谱特性回答生物学问题。二次谐波和三次谐波显微成像可用于识别组织中的纤维状或脂质沉积。将自荧光与荧光寿命成像显微（FLIM）、高光谱成像（HSI）以及基于 phasor...
类器官模型已被用于回答发育生物学、癌症生物学、组织修复、疾病与疗法高级建模等关键问题。这类三维微环境模型能够研究细胞代谢调控，并为细胞生长、分化、通讯、环境互作及死亡机制提供重要洞察。类器官具有可及性和基于三维空间与时间异质性的复杂性，因此适合应用新型动态成像显微方法，如荧光寿命成像显微术（FLIM）及相关衰减时间读出。已有多种生物...
过去十年，免疫治疗为多种癌症带来新疗法，但肺癌仍是癌症死亡首位原因。携带EGFR突变的非小细胞肺癌患者因毒性问题难以从免疫检查点抑制剂中获益，主要依赖姑息化疗和第三代酪氨酸激酶抑制剂奥希替尼。奥希替尼较第二代TKI延长生存期约9个月，但肿瘤仍会因耐药机制和缺乏抗肿瘤免疫应答而复发。本研究探索奥希替尼联合抗HER3单克隆抗体治疗，发现...
荧光寿命成像（FLIM）与福斯特共振能量转移（FRET）是神经科学家可用于在离体和活体条件下利用光探测复杂生物系统结构与功能的高级光学工具。在神经生物学中，它们主要用于研究蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质复合物的构象变化，以及监测基于FRET的遗传编码生物传感器，尤其适合对光遗传学触发的神经元变化进行光学监测。由于理解FLIM与FRE...
过氧化氢（H2O2）不仅是氧化应激的关键介质，也是重要的细胞第二信使，参与调控多种细胞信号通路。遗传编码荧光生物传感器 HyPer 是研究活体系统中 H2O2 动态变化的有效工具。本文综述 HyPer 及其改进版本的结构、性能与应用进展。HyPer 由大肠杆菌转录因子 OxyR 的 H2O2 敏感调控域与环状置换黄色荧光蛋白 cpY...
荧光生物传感器现已常规用于完整组织的双光子显微镜成像，例如脑片和活体动物脑。然而，多数研究测量的是时间变化，例如神经元活动引起的钙瞬变，而非经校准的生物传感器占据率（即被测分析物水平）。真正的定量测量具有挑战性，因为难以或无法在体内原位校准传感器的剂量–响应关系，也难以将组织中的光学信号与体外校准信号进行比较。双波长比率测量会受激光...
本章首先简要介绍荧光与荧光共振能量转移（FRET）的基本原理，随后重点讨论记录FRET最常用的方法，尤其关注广泛用于生物传感器成像的显微镜技术。文中比较了宽场荧光显微镜与激光扫描共聚焦显微镜的仪器选择，说明基于强度（如比率成像、受体光漂白）和基于供体荧光寿命（FLIM）的FRET检测方式，并给出将特定记录方法与具体科学实验相匹配的指...
细胞黏附与迁移是动态复杂过程，需要在特定亚细胞位点对信号级联进行严格时间控制。数十年来，生化方法鉴定了协调黏附、膜突起和收缩从而驱动迁移的众多信号通路，但理解这些信号如何在单个迁移细胞的不同位点内被调控，对于阐明运动过程中通路整合至关重要。荧光蛋白变体的最新进展使开发探针成为可能，利用显微镜分析单细胞中蛋白构象、激活或相互作用的局部...
表面修饰是功能化微/纳结构的重要方法，但现有研究主要局限于坚固的无机化合物基底。本文报道了一种简便方法，用于修饰脆弱的有机一维微结构表面。作者将体相分子与表面修饰剂设计为具有正交溶解度，从而在反应条件下保护分子晶体不被破坏。作为概念验证，通过异相 SN2 反应将红色发色团接枝到自组装蓝色发光微线表面，获得白光发射的一维微结构。荧光寿...
跨内皮迁移（TEM）是白细胞从血管进入组织的受调控过程，Rho GTP 酶参与该过程，但各成员贡献不明。本研究用 RNA 干扰筛选鉴定影响 T 细胞 TEM 的 Rho GTP 酶，证明 RhoA 对该过程至关重要。RhoA 缺失导致迁移极性丧失：细胞缺乏前缘和尾足结构，转而形成稳定的窄突起，且突起与收缩事件去极化分布。通过成像 R...