A Genetically Encoded Biosensor Reveals Location Bias of Opioid Drug Action.
阿片受体（ORs）在内源阿片肽激活下可精确调节行为，但被非肽阿片药物激活时易产生病理效应。传统观点认为受体激活主要发生在质膜，但药物与肽在靶神经元中的细胞差异仍不清楚。本文开发了一种遗传编码的构象生物传感器 OR sensor，其核心为特异性识别激活构态 μ/δ 阿片受体的纳米抗体 Nb33，并与 EGFP 或 pmApple 荧光...
Nppa and Nppb act redundantly during zebrafish cardiac development to confine AVC marker expression and reduce cardiac jelly volume.
心房利钠肽（nppa/anf）与脑利钠肽（nppb/bnp）构成基因簇，在发育心脏的心房和心室心肌中表达。尽管表达受限，其心脏发育功能此前因功能冗余及顺式基因组位置而难以通过突变分析证明。本研究利用基因组编辑分别构建 nppa 和 nppb 突变体：单突变体与野生型无明显差异，而 nppa/nppb 双突变体出现心脏形态发生缺陷和心...
Early life exposure to ethinylestradiol enhances subsequent responses to environmental estrogens measured in a novel transgenic zebrafish.
雌激素在多种发育过程中发挥基本作用，暴露于雌激素模拟化学物质与野生动物和人类人群中的多种不良健康效应相关。环境中雌激素样化学物质常以混合物形式存在并可产生加性效应，但风险评估通常针对单一化学物质，且很少考虑动物的暴露历史。本研究构建了一种新型转基因斑马鱼模型 ERE-Kaede-Casper，该模型在皮肤色素缺失突变背景下携带可光转...
Force-activatable biosensor enables single platelet force mapping directly by fluorescence imaging.
整合素传递的细胞力对止血和血栓形成中血小板黏附、激活、聚集和收缩至关重要。传统基于力-应变的细胞牵引力显微镜分辨率较低，不适合小尺寸血小板的亚微米力映射。为此，作者开发了一种力激活生物传感器——整合素张力传感器（ITS），可直接将分子张力转换为荧光信号，从而通过荧光成像直接实现细胞力映射。利用 ITS，作者以 0.4 µm 分辨率绘...
Methods for Imaging Intracellular pH of the Follicle Stem Cell Lineage in Live Drosophila Ovarian Tissue.
细胞内pH（pHi）变化在代谢、增殖和分化等细胞功能调控中发挥重要作用。传统上，pHi动态多在培养细胞中测定，但新工具使完整活组织中的pHi研究成为可能。在果蝇研究中，携带pHi生物传感器mCherry::pHluorin的转基因品系是关键进展。本文描述了一套常规用于活体果蝇卵巢小管成像的方法，用于测定野生型mCherry::pHl...
Image-Based Measurement of H
上皮损伤会迅速招募抗菌白细胞到伤口部位。在斑马鱼幼鱼中，伤口边缘上皮 NADPH 氧化酶 Duox 的激活是这一早期反应所必需的。损伤前白细胞位于血管区域，距伤口约 100–300 μm，而 Duox 如何向白细胞建立长程信号仍不清楚。作者假设 Duox 产生的细胞外过氧化氢（H2O2）可经组织扩散，直接调节这些细胞的趋化信号；但在...
Axonal Degeneration in Retinal Ganglion Cells Is Associated with a Membrane Polarity-Sensitive Redox Process.
轴突退变是多种神经退行性疾病共同的病理机制。慢速瓦勒氏变性（WldS）突变导致中枢和周围神经系统轴突退变减少，为理解轴突自我破坏的氧化还原依赖机制提供了线索。本研究采用单轴突激光切断和时间序列成像，利用极性敏感 annexin 基生物传感器（annexin B12-Cys101,Cys260-N,N-二甲基-N-(碘乙酰胺基)-N'...
Quantification of labile heme in live malaria parasites using a genetically encoded biosensor.
血红素是广泛存在的辅因子，但细胞如何维持其游离池以保证及时生物利用并减少氧化损伤仍不清楚。本文开发并系统表征了一种基于蛋白的荧光血红素传感器：该传感器在结合血红素时发生荧光淬灭。作者将该传感器遗传编码到人体疟原虫恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）中，从而在完整红细胞期寄生虫内定量胞质游离血红素水平。结果显示，在...
A computational streak mode cytometry biosensor for rare cell analysis.
条带模式成像流式细胞术用于稀有细胞检测时，需用 CCD 相机以视频方式采集运动荧光标记细胞，细胞运动轨迹形成条带，其长度与曝光时间成正比。动态成像条件带来高背景噪声等检测难题，尤其在使用低分辨率网络摄像头或智能手机相机进行床旁检测（POCT）时难以准确计数。为此，作者提出一种“计算生物传感器”，将生物传感硬件与计算算法结合，对硬件捕...
Fluorescent biosensors illuminate calcium levels within defined beta-cell endosome subpopulations.
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 ...
Mechanical desorption of immobilized proteins using carbon dioxide aerosols for reusable biosensors.
生物传感器的可重复使用性与其探针分子的有效脱附密切相关。本文提出一种利用周期性二氧化碳（CO2）气溶胶（固体与气态CO2混合物）进行机械脱附的新型技术，以实现生物传感器表面的再生。作者以硅芯片为基底，分别通过聚乙烯亚胺（PEI）物理吸附和(3-缩水甘油醚氧基丙基)三甲氧基硅烷（GPTMS）/戊二醛（GA）共价结合方式固定荧光标记蛋白...
A High-Content Assay for Biosensor Validation and for Examining Stimuli that Affect Biosensor Activity.
生物传感器可用于在体内监测多种蛋白行为，但新传感器的开发与表征往往耗时费力。在传感器设计过程中，需要评估不同结构对特异性、亮度和荧光响应的影响。本文描述一种在 96 孔板格式下使用自动化显微镜进行生物传感器验证的高通量方法。该方法将生物传感器与能够刺激或抑制其报告活性的上游蛋白共表达，从而确定传感器最大激活态与失活态之间的差异，并考...
Biosensor imaging in brain slice preparations.
蛋白激酶A（PKA）广泛存在于动物界，在神经系统中作为激酶效应器整合多种神经调质的细胞效应。近年来发展的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，如AKAR，使活细胞中PKA激活的直接测量成为可能：只需在CFP激发下测量CFP与YFP发射波长的荧光比值。该方法可在细胞甚至亚细胞水平提供秒级时间分辨率的数据，为理解时空信号整合开辟新途径...
Proinflammatory Cytokines Stimulate Mitochondrial Superoxide Flashes in Articular Chondrocytes In Vitro and In Situ.
本研究旨在探讨关节软骨细胞中线粒体氧化应激在炎症反应中的可能作用。作者构建了泛组织表达线粒体靶向循环置换黄色荧光蛋白（mt-cpYFP）的转基因小鼠，该蛋白为超氧阴离子选择性荧光指示剂。从野生型或转基因小鼠分离软骨细胞和软骨组织块，用10 ng/ml白介素-1β（IL-1β）或肿瘤坏死因子-α（TNF-α）诱导炎症反应，并通过共聚焦...
Specific in vivo labeling of tyrosinated α-tubulin and measurement of microtubule dynamics using a GFP tagged, cytoplasmically expressed recombinant antibody.
GFP标记蛋白常被用作研究蛋白定位与功能的生物传感器，但GFP结构域可能干扰蛋白性质。胞内重组抗体（scFv）可间接标记蛋白，但多数抗体片段在胞质还原环境中不溶。作者从合成超稳定人源scFv文库中筛选出抗微管蛋白scFv 2G4，其以GFP融合蛋白形式在哺乳动物细胞中可溶。本文报道利用2G4-GFP在固定和活细胞中标记微管。结果显示...
Quantitative FRET imaging to visualize the invasiveness of live breast cancer cells.
基质金属蛋白酶（MMPs）可重塑肿瘤微环境并促进癌症转移。其中，膜型1基质金属蛋白酶（MT1-MMP，MMP-14）具有促肿瘤和促转移作用，其蛋白水解活性是侵袭性肿瘤的重要可靶向生物标志物。本研究系统开发并表征了多种基于荧光共振能量转移（FRET）的高灵敏、高特异生物传感器，用于在活细胞中可视化MT1-MMP活性。经优化，AHLR-...
Deployment of a fully-automated green fluorescent protein imaging system in a high arctic autonomous greenhouse.
高等植物是支持人类在太空长期驻留策略的重要组成部分。太空温室有望实现氧气、水和食物的闭环再生。能够在这些系统内实时远程监测作物状态的植物监测系统，可帮助操作人员及时干预，确保系统产量与可靠性。一种植物健康监测技术是利用报告基因驱动荧光蛋白，作为植物胁迫的生物传感器。2006年，首个绿色荧光蛋白（GFP）成像原型系统部署于加拿大高北极...
MRT letter: Expression of ATP sensor protein in Caenorhabditis elegans.
三磷酸腺苷（ATP）是主要能量货币，参与许多生物过程。动物细胞中的 ATP 监测系统有助于研究能量代谢与生物过程的关系。基于荧光共振能量转移（FRET）的荧光 ATP 生物传感器 ATeam（基于 ε 亚基的分析测量 ATP 指示剂）已被报道用于监测培养细胞中的 ATP 水平，作者通过显微注射和紫外线照射方法将其引入线虫。为确认 A...
Exquisite sensitivity to subsecond, picomolar nitric oxide transients conferred on cells by guanylyl cyclase-coupled receptors.
一氧化氮（NO）是体内广泛存在的可扩散神经递质，通过结合含鸟苷酸环化酶（GC）转导域的受体，使靶细胞中 cGMP 积累。尽管该通路重要，但其在生理 NO 浓度下的实时机制仍不清楚。本研究利用新型 cGMP 荧光生物传感器 δ-FlincG，将其表达于含有不同水平 NO 激活 GC 和 cGMP 水解磷酸二酯酶（PDE）活性的细胞中，...
Superoxide flashes in mouse skeletal muscle are produced by discrete arrays of active mitochondria operating coherently.
活性氧（ROS）是重要的细胞内信号分子，线粒体电子传递链是超氧化物阴离子的主要来源。本研究将线粒体靶向比率型 pericam（RPmt）作为超氧化物生物传感器，通过选择合适激发波长，在活体小鼠骨骼肌中表达并用于成像。对分离肌纤维的共聚焦观察显示，RPmt 自发出现约 20 s 的荧光闪烁；同步记录线粒体超氧化物探针 MitoSox ...