球体作为三维细胞聚集体，可通过悬滴、微孔、微流控、磁操控和生物反应器等方法制备，但现有方法存在流程复杂、依赖专业人员、批次重复性差等问题。本研究设计了一种无支撑3D打印微孔芯片，并开发兼容的低细胞粘附工艺。通过仿真与实验验证，快速优化微孔尺寸和涂覆工艺。芯片采用手术导板树脂打印，微孔壁经PDMS印章转移涂覆，并浸涂Pluronic ...
乳酸是肿瘤细胞分泌的关键代谢调节因子，可影响肿瘤发展、转移及临床预后，因此准确分析肿瘤细胞外泌乳酸对早期癌症诊断具有重要意义。本研究开发了一种纸基微流控芯片，用于检测活细胞向外分泌的乳酸水平。在优化条件下，该乳酸生物传感器可在30 min内完成检测。该平台能够区分不同细胞系的乳酸分泌水平，并可用于抗肿瘤药物筛选。通过乳酸脱氢酶（LD...
微管（MT）动态受微管相关蛋白（MAPs）和微管蛋白翻译后修饰（PTMs）精细调控。本文报道了两种遗传编码的寡聚化微管结合蛋白 OligoMT 与 OligoTIP，用于活细胞内实时可视化和操控微管行为。OligoMT 由 p73 寡聚化结构域（OD）与 CLIP170 微管结合结构域（MTBD）融合而成，可作为可靠标记物标记微管骨...
心血管疾病仍是全球死亡的主要原因，亟需先进技术研究心肌收缩功能并开发有效治疗手段。本文提出一种新型光学干涉生物传感器，用于在体外高灵敏度、无标记地记录人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CMs）的收缩活动。该器件由光学腔构成，通过捕捉心肌细胞收缩引起的薄柔性膜位移所产生的干涉图案变化，实现细胞搏动的实时监测。作者首先证明该传感...
Tau 蛋白纤维化与多种神经退行性疾病（Tau 病）的发病机制密切相关。长期以来，体外研究 Tau 纤维化通常需要加入肝素等多聚阴离子或辅因子以诱导其错误折叠和聚集，但肝素诱导的 Tau 纤维形态异质性强，且在超微结构和宏观结构水平上与患者脑内分离的 Tau 纤维存在显著差异。为克服这些局限，作者开发了一种快速、廉价且高效的 Cle...
肌营养不良（muscular dystrophies, MDs）是一组以进行性肌无力、骨骼肌退变并最终因心脏或呼吸衰竭致死的异质性肌病，其致病突变涉及肌纤维发育与组织构建相关基因。斑马鱼因与人类基因组高度同源、遗传可操作性强、胚胎透明且繁殖快，已成为与啮齿动物并列的重要MD动物模型。本综述系统总结了斑马鱼MD突变模型及其构建与鉴定工...
Ras 小 GTPase 在癌症中常发生突变并驱动肿瘤发生。近年靶向 Ras 药物及膜上功能机制研究取得进展。Ras 在质膜上非随机组织为蛋白-脂质复合物，即纳米簇；纳米簇仅含少数 Ras 蛋白，对招募 Raf 等下游效应子至关重要。若用荧光蛋白标记，纳米簇中 Ras 的密集堆积可通过 Förster/荧光共振能量转移（FRET）分...
在多种细胞保护机制中，真核细胞依赖 Nrf2 转录因子介导的复杂转录程序，通常在氧化应激等生物胁迫下被激活。近年来，Nrf2 作为主调控因子在癌症、炎症性疾病和年龄相关神经退行性疾病等领域的重要性日益凸显。本文报道并表征了一种新型 Nrf2/ARE 通路生物传感器转基因斑马鱼系。该品系在早期发育阶段呈现动态的时空表达谱，对已知 Nr...
人类纤维化疾病是全球重大健康问题，病因异质性强，累及多个器官，现有抗纤维化药物常因疗效不足和预后差而失败。为解析疾病机制并开发治疗策略，体外疾病模型在平台开发方面已取得重要进展。工程化器官芯片平台为纤维化研究和抗纤维化药物发现带来革命性变化。人类诱导多能干细胞和组织工程技术的发展正在推动该领域显著进步。本文综述了近期突破和新兴挑战，...
缺氧诱导因子-1（HIF-1）是由 HIF-1α 和 HIF-1β 组成的异源二聚体转录因子，可促进肿瘤低氧适应、血管生成、糖代谢、增殖和转移，是重要的抗肿瘤药物靶点。本研究优化了抑制型转录激活酵母双杂交（RTA YTH）系统，将其发展为一种通用的酵母药物发现平台，并以 HIF-1 为靶标进行验证。作者构建了基于 EGFP 荧光的报...
数十年来，乙酰胆碱（Ach）一直被认为是阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病和精神分裂症等多种退行性脑疾病的关键生物标志物。本文提出了一种聚苯胺（PAni）接枝石墨烯基场效应晶体管（PGFET）的晶圆级制备方案，并将其用于流动体系中 Ach 的高灵敏、可靠实时监测。接枝 PAni 为酶固定化提供了适宜的静电结合位点，并在 pH 3–9 ...
NLRP3炎性小体是固有免疫系统中响应多种刺激并激活炎症信号级联的关键大分子复合物。结构研究表明，胞质受体NLRP3受刺激后寡聚化，并作为支架形成ASC丝状结构，从而激活procaspase-1。尽管已有大量NLRP3炎性小体结构证据，但NLRP3 pyrin结构域（PYD）的相互作用及其功能意义仍不清楚。本研究采用分裂荧光素酶互补...
作者开发了简便的体外系统，用于检测维生素D受体（VDR）亲和力和CYP24A1介导的代谢，作为评估维生素D衍生物的两种方法。具有较高VDR亲和力且抵抗CYP24A1代谢的维生素D衍生物可能成为良好治疗药物，该系统可有效筛选具有这些有用性质的衍生物。作者还开发了包括Cyp27b1基因缺陷大鼠（I型佝偻病模型）、Vdr基因缺陷大鼠（II...
生物传感器在药物发现领域快速发展，可促进创新药物的筛选与发现，但尚缺乏从药学角度系统比较各类生物传感器优缺点的权威综述。本文对定制型生物传感器的最新进展进行批判性、及时综述，重点介绍表面等离子共振、荧光、光电化学和电化学系统在药物筛选、药效评价和毒性评价中的机制与应用。文中还讨论了量子点、发光碳点、氧化石墨烯、碳纳米管、磁性纳米颗粒...
基于诱导多能干细胞（iPSC）的人类疾病细胞模型及 iPSC 分化细胞治疗策略，为现代生物医学研究提供了强大动力，并推动了个性化再生医学发展。过去十年，许多单基因疾病的细胞水平病理机制被揭示，多种 iPSC 来源细胞产品的临床试验也已启动。然而，为更高效地筛选和测试药物，iPSC 疾病细胞模型研究需达到质的新水平。生物传感器技术与 ...
DNA传感器可作为高通量筛选小分子酶抑制剂的有效工具。由于酶在复杂生物通路中发挥作用，筛选时需同时评估期望与不希望出现的抑制效应。本文报道了一种基于酪氨酸DNA磷酸二酯酶1（TDP1）和拓扑异构酶1（TOP1）特异性DNA传感器的双传感器筛选系统，用于体外筛选能抑制TDP1但不影响TOP1活性的药物。TDP1的主要功能是修复TOP1...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）正在全球快速传播并持续变异，亟需一种简单、灵敏且高通量的方法定量病毒—宿主相互作用，以快速评估变异株的感染能力并筛选或验证抗病毒药物。本研究开发了一种超灵敏生物发光生物传感器，通过定量SARS-CoV-2受体结合域（RBD）与宿主细胞受体血管紧张素转换酶2（ACE2）之间的相互作用...
配体可诱导G蛋白偶联受体（GPCR）形成多种构象，这些构象决定不同信号级联及行为后果。5-羟色胺2A受体（5-HT2AR）是经典致幻剂、非典型抗精神病药和神经可塑性促进剂的重要靶点，但现有方法难以在体内外直接评估其构象变化。本研究基于5-HT2AR结构开发了遗传编码荧光传感器psychLight，将受体第三胞内环替换为循环置换绿色荧...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）通过其刺突蛋白（S-protein）与细胞表面血管紧张素转换酶2（ACE2）结合进入细胞，因此抑制S-protein-ACE2结合可能阻碍病毒进入并减轻2019冠状病毒病（COVID-19）进展。本研究构建了一种基于电化学阻抗谱（EIS）的生物传感平台，以重组ACE2修饰的钯纳米薄...
全球新冠疫情暴发及严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）快速传播对人类健康构成重大威胁。人源血管紧张素转换酶2（hACE2）与SARS-CoV-2刺突糖蛋白受体结合域（RBD）的结合是启动感染的关键机制。尽管该蛋白相互作用十分重要，但目前仍缺乏在细胞水平观察其活性的检测方法。本文开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET...