G蛋白偶联受体Frizzled1-10（FZD1-10）是介导19种哺乳动物分泌型Wingless/Int-1脂糖蛋白（WNTs）诱导胞内信号的分子检查点。尽管这些信号组分在健康与疾病中至关重要，但由于缺乏合适的生物物理技术，目前对WNT/FZD选择性、受体激活机制以及单个配体/受体对介导的胞内信号传播了解有限。本研究开发了基于荧光...
溶质载体（SLC）转运体是重要药物靶点，但多数筛选依赖放射性或荧光底物摄取，存在通量、生理环境和安全性限制。本研究报道基于阻抗的无标记全细胞生物传感器 xCELLigence 的新应用，通过底物诱导 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活来研究多巴胺转运体（DAT）活性。该检测命名为 TRACT 检测，其假设是 DAT 介导的胞外多巴胺清...
生物传感器是快速、高灵敏、高特异筛选生物靶标的重要工具。在药物与毒理学应用中，于天然生理环境中筛选生物事件尤为重要，但体外生物传感器常需纯化探针与靶标，难以反映靶标在天然环境中的真实活性。为此，作者开发了一种可检测生物活性小分子雷帕霉素（rapamycin, Rapa）的基于细胞的传感系统。该系统采用信号肽重组介导的荧光转位报告策略...
心律失常和药物诱导心脏毒性严重威胁人类生命。为开发抗心律失常药物并预防药物心脏毒性，需要高特异、高效的临床前药物筛选平台。本文基于心肌细胞生物传感系统的同步信号记录，建立了特异性电-机械整合相关（EMIC）模型。该生物传感系统由集成电-机械器件和同步记录仪器组成，可同时获取心肌细胞的场电位（FP）和机械搏动（MB）信号。通过提取两类...
组胺H3受体（H3R）是治疗多种中枢神经系统疾病的重要药物靶点，但现有筛选方法多依赖高度放大的胞内信号事件，不仅不能直接反映H3R调节，还易产生假阳性和假阴性。为此，作者基于生物发光共振能量转移（BRET）原理设计了分子内H3R构象生物传感器，将NanoLuciferase（Nluc）和HaloTag分别融合至H3R的C端和第三胞内...
蛋白激酶表达与活性增强是肿瘤细胞增殖和癌症进展的关键，相关激酶形成复杂互作网络。为评估激酶抑制剂对信号网络的影响，作者建立了基于荧光共振能量转移（FRET）生物传感器的高内涵成像方法，用于在两种三阴性乳腺癌（TNBC）细胞系 HCC1806 和 Hs578T 中定量检测 ERK 和 AKT 活性。首先利用 EGF 刺激及不同 MEK...
Tau 蛋白聚集是 tau 蛋白病共同病理特征，其积累与细胞毒性和神经元退行性变直接相关。由于缺乏监测 Tau 聚集的合适方法，相关治疗研究进展缓慢。本研究建立了一种基于活细胞的检测体系，用于检测和定量活细胞内 Tau 聚集。该体系采用分子内 FRET 生物传感器 CST，可监测不同细胞条件下 Tau 聚集的分子动态。作者筛选了能够...
实时监测细胞活力与增殖能够比传统终点法更全面地反映细胞生命周期变化，尤其对药物筛选具有重要意义。本文报道一种CMOS电容生物传感器，通过高分辨率电容测量细胞粘附质量来监测细胞活力。系统由3×3 mm²芯片、16个传感器阵列、片上数字化和串行数据输出组成，可连接低成本现成组件。作者开发成像系统，在数据采集同时提供细胞覆盖真值。结果表明...
闪蝶翅膀具有周期性纳米脊结构，可产生结构色和光子带隙。本文报道了一种由心肌细胞驱动的可视化生物传感器：将工程化心肌细胞组装在 Morpho Menelaus 蝴蝶翅膀上，翅膀表面的平行纳米脊可引导心肌细胞定向排列，并帮助其恢复自主搏动和良好收缩性能。心肌细胞收缩与舒张时，弹性翅膀发生同步周期性变形，使结构色和光子带隙发生同步偏移，从...
原子力显微镜（AFM）不仅是高分辨率成像技术，也是研究生物样品在缓冲液和37 °C等原生条件下生物力学性质的敏感工具。微机械换能器（悬臂梁）可用于绘制活细胞表面刚度分布、粘附力和粘弹性参数，也可连续监测心肌细胞收缩动力学，如搏动率和弛豫时间。本文描述了一种基于AFM的生物传感器装置，用于研究人多能干细胞来源心肌细胞团簇的生物力学性质...
G蛋白偶联受体（GPCR）药物发现正处于关键节点。传统筛选多依赖人胚肾293（HEK293）等异源细胞模型，但这类模型难以充分反映目标细胞、组织和整体动物中的生理与病理背景。当前研究正逐步转向更具相关性的细胞、组织切片和整体动物平台，并发展可在单细胞水平解析信号事件的分析方法。光学生物传感器能够实时追踪受体激活、G蛋白偶联、β-ar...
本文综述了xCELLigence实时细胞分析（RTCA）技术在现代药物评价与分析中的应用进展，旨在拓展其在中药研究中的应用。RTCA是一种成熟的电子细胞生物传感器，基于微电子传感技术，可实时、无标记、动态且非侵入地监测细胞活力、迁移、生长、铺展和增殖。文章从原理、特点和应用等方面总结了RTCA相关实验与文献，重点介绍其最新应用进展。...
Hippo信号通路是器官大小调控的保守通路，在发育、肿瘤发生、转移、血管生成、免疫逃逸、基因组不稳定、应激反应和药物耐药等过程中发挥重要作用。由于技术挑战，准确评估该通路活性并在生物学背景下解释其功能仍较困难。现有针对大肿瘤抑制蛋白（LATS）的研究多依赖定性方法，难以放大用于高通量筛选。作者开发了一种基于生物发光的生物传感器，用于...
Pin1是一种肽基脯氨酰顺反异构酶（PPIase），通过识别并结合磷酸化蛋白调控其活性与稳定性。Pin1由PPIase结构域和WW结构域组成，二者均对其功能必不可少，但二者在结合磷酸化蛋白后如何发生行为变化尚不清楚。本研究构建了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的生物传感器CPinY，其结构为CFP-Pin1-YFP_cp195融...
为开展药物筛选，常用平面培养细胞模型评价药物疗效与毒性，但平面细胞与体内三维器官或组织存在差异。为模拟人体三维组织，3D球体通过培养少量细胞聚集体形成，细胞位于细胞外基质周围并在液体介质中相互作用。本文利用肺癌细胞系构建了基于3D肺癌球体和互指电极的生物传感器，用于药物疗效评价。结果表明，3D球体的耐药性高于平面细胞模型。不同3D肺...
p53 DNA结合域的错误折叠突变会改变其构象，降低其结合染色质并调控靶基因表达和细胞周期检查点的效率，这在包括胶质母细胞瘤在内的多种癌症中常见。能够恢复错误折叠p53结构与功能的小分子药物可通过激活p53介导的衰老改善化疗。作者构建并优化了一种基于分裂海肾荧光素酶（RLUC）互补的分子生物传感器（NRLUC-p53-CRLUC），...
组胺H3受体（H3R）激活参与记忆和认知过程，阻断H3R可延缓阿尔茨海默病、精神分裂症和嗜睡症等神经疾病进展，但目前缺乏直接检测H3R激活的方法。本文报道一种新型分子内荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，用于实时可视化H3R激活。作者将青色荧光蛋白（CFP）融合于人H3R C端，并将黄色荧光蛋白（YFP）插入第三胞内环，构建mG...
大麻素受体1（CB1）主要表达于神经系统，调控学习记忆、疼痛和能量代谢，但缺乏直接测量其激活的方法。本研究构建了一种CB1分子内荧光共振能量转移（FRET）传感器，通过监测第三胞内环与C端尾之间的结构变化来测量CB1激活。CB1激动剂诱导FRET信号随时间和浓度增加，对应第三胞内环与C端尾距离缩短，并伴随胞内Ca2+动员、cAMP积...
新型生物材料及其表面修饰技术的快速发展，使传统表征方法难以满足高通量、多参数分析需求。为此，研究者发展了多种高通量（HT）策略，以组合方式系统分析生物材料及其与细胞的相互作用，并揭示递送的溶解性生物活性分子对细胞反应的影响。本综述介绍了近期高通量方法在构建可重复控制细胞行为微环境方面的进展，重点讨论用于基因递送、药物发现和毒理学研究...
腱病常通过局部注射麻醉药、非甾体抗炎药（NSAIDs）和糖皮质激素治疗，但这些药物可能对腱细胞产生细胞毒性，需确定最大有效剂量。商业二维微流控 xCELLigence 系统可实时、无标记监测细胞增殖及对刺激的反应。本研究评估人腱细胞能否在 xCELLigence 系统中成功增殖，并比较其与常规培养方法的一致性。将第一代人腱细胞接种于...