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 ...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
纤维化疾病因慢性进展和长期后遗症而成为重大健康负担，现有胶原酶治疗疗效有限，且缺乏适用于活细胞的体外筛选工具来评估新型抗纤维化药物。本文报道了一种基于全细胞的电化学阻抗生物传感器平台，用于实时、无标记、非侵入地监测纤维化进程及抗纤维化分子的效力。该平台将人原代细胞培养在透明互指氧化铟锡（ITO）电极上，通过监测纤维化过程中细胞形态、...
心肌收缩与舒张是心脏功能的关键参数，在多种心脏疾病中发生改变，因此对其进行生物传感是药物开发和疾病建模的重要工具。人胚胎干细胞及患者特异性诱导多能干细胞来源的心肌细胞已成为成熟的心脏疾病模型。本文报道了一种基于活的人多能干细胞来源胚胎体（embryoid body, EB）心脏细胞合胞体的微机械生物传感器：将EB作为生物识别元件耦合...
本研究将荧光激活蛋白（FAP）技术与高通量流式细胞术（HTFC）相结合，用于在活细胞中实时检测蛋白向质膜转运及从质膜回收的过程。该平台可支持转运受体（如G蛋白偶联受体、受体酪氨酸激酶和离子通道）的药物发现，弥补了传统流式细胞术高通量筛选的不足。作者以β2肾上腺素能受体（β2AR）体系验证方法，并扩展至其他G蛋白偶联受体。对约1200...
本文报道了两种新型 PDE4B1 和 PDE4D3 报告细胞系的构建及其药理学表征。这些细胞中胞内 cAMP 水平通过 cAMP 敏感生物传感器进行实时监测。作者利用重组 PDE4B1 和 PDE4D3 报告细胞系表征了多种竞争性及别构 PDE4 抑制剂的细胞效应，并将其细胞活性与体外对全长 PDE4D3 及仅含 PDE4D3 催化...
受体鸟苷酸环化酶参与多种病理生理过程，是重要的药物靶点。本文报道三种颗粒型鸟苷酸环化酶（pGC）报告细胞系的构建与药理学表征。编码利钠肽受体GC-A、GC-B和热稳定肠毒素受体GC-C的质粒被稳定转染至表达环核苷酸门控（CNG）阳离子通道的父代报告细胞系中，该通道作为胞内cGMP的生物传感器。由此可在活细胞中实时监测pGC活性。利用...
本研究开发了一种便携且低成本的实时心脏毒性生物传感器，采用从商用网络摄像头中提取的CMOS成像模块、白色LED和针孔构成检测系统。通过比较参考帧与实时帧图像进行实时图像处理，以监测胚胎干细胞（ESC）来源心肌细胞的搏动率和搏动间变异。系统用于评价异丙肾上腺素和多柔比星两种药物对心肌细胞的影响。结果表明，两种药物处理均使搏动间变异增加...
本文报道了一种用于实时监测细胞对化学或生物试剂响应的芯片式细胞阻抗生物传感器。细胞阻抗变化可为生物医学和环境应用提供有用信息，而基于单细胞的分析平台有望获得更灵敏的细胞阻抗测量，尤其适用于预期阻抗变化微小的场景。作者开发了具有两类电极的芯片细胞阻抗传感器，分别承载单个细胞和细胞群，以评估其检测细胞响应的效能。人胶质母细胞瘤U87MG...
无标记技术在药物发现中日益重要。现有两类无标记仪器可用于研究配体对细胞靶标的影响：电学阻抗型和光学型。两类生物传感器对细胞形态和结构变化均高度敏感，但比较同一 GPCR 响应时是否结果相似尚不清楚；不同 G 蛋白激活引起的细胞形态变化不同，仪器可能对 G 蛋白信号具有不同灵敏度。本研究用 1 台阻抗仪器（CellKey）和 2 台光...
树突状细胞（DC）在抗肿瘤免疫中起关键作用，但许多化疗药物对其药理学效应仍不清楚。作者此前通过工程化小鼠DC系XS106，使其在白细胞介素-1β（IL-1β）启动子控制下稳定表达黄色荧光蛋白（YFP），构建了DC生物传感器克隆。本研究利用XS106-pIL1-YFP DC克隆对54种抗癌药物进行无偏筛选，每种药物在0.1–10 μm...
本文报道了一种基于细胞的生物传感器应用，将图案化单细胞阵列与共聚焦拉曼光谱相结合，用于实时观察单个细胞对药物的时间依赖性反应。该图案化单细胞平台可方便地定位单个细胞并持续寻址，以非破坏、定量的方式表征其生化组成变化，从而保留离散细胞行为和细胞间差异。研究中，人小脑母细胞瘤DAOY细胞暴露于常用化疗药物依托泊苷，并在48小时内记录图案...