大麻素受体1（CB1R）和受体2（CB2R）是Gαi蛋白偶联受体，参与疼痛、炎症、免疫及能量平衡调控，但Gαi信号检测常受活细胞变异和放射性[35S]-GTPγS限制。本文开发了一种基于膜的Gαi信号检测系统，利用稳定过表达CB1R或CB2R的HEK293TR细胞制备膜，并整合Gi-CASE生物传感器。该BRET系统通过监测Gα与G...
合成生物学在人类健康、工业生物生产和生态系统监测中的应用通常需要小分子传感能力，常以遗传编码小分子生物传感器形式实现。为快速开发面向广泛小分子靶标的传感器，本研究利用此前建立的DRIVER方法，对代表高通量药物筛选的密集多路小分子混合物进行RNA生物传感器选择。作者从大型多样性药物筛选库中随机选取5120个靶标化合物，完成95轮选择...
可靠测量配体与细胞表面受体的结合对生物学和药理学研究具有重要意义。现有共振能量转移方法虽灵敏，但通常需要对受体进行标签化，可能改变配体结合特性。为此，作者开发了一种无标签活细胞检测系统，以海萤荧光素酶（Gaussia luciferase, GLuc）作为生物发光共振能量转移（BRET）供体。GLuc 与常用 NanoLuc 分子量...
许多已上市蛋白激酶抑制剂通过稳定激酶靶点的非活性构象发挥高选择性，因此亟需通用方法识别稳定非活性构象的抑制剂。本研究建立了一种高通量二次谐波产生（SHG）构象检测法，用于筛选稳定白细胞介素-2诱导T细胞激酶（ITK）非活性构象的小分子。作者构建ITK激酶结构域单点半胱氨酸突变体，用SHG活性染料SHG2-maleimide标记，并通...
Octet 生物层干涉（BLI）生物传感器为表征抗体-抗原相互作用提供了高通量替代方案，可补充表面等离子共振（SPR）和 SPR 成像（SPRi）平台。然而，Octet 在准确、可重复测定单克隆抗体（mAb）结合速率常数时，常受分析物再结合和传质限制（MTL）影响。本研究针对上述问题，系统优化了 Octet HTX 上 mAb-抗原...
当前工业药物发现通常以候选药物库对靶标分子进行经验性筛选。相比平衡法，高通量动力学测量能够分别获得结合亲和力的各动力学组分。尽管仪器硬件提升了通量，数据处理仍存在三个瓶颈：现有商业分析模型未考虑导致体外生物物理质量差的分子固有性质；通过用户界面处理数据耗时且不利于并行采集；尚无商业方案能在动力学竞争分析中纳入历史动力学数据。本文提出...
生物发光共振能量转移（BRET）是一种用于分析蛋白质-蛋白质相互作用（PPIs）的技术。其独特之处在于共振能量由荧光素酶供体产生：海肾荧光素酶（Renilla luciferase）催化底物海肾素（coelenterazine）发生氧化脱羧，从而激发荧光受体，避免了荧光共振能量转移（FRET）中常见的自发荧光、光漂白和光散射等问题。...
本文提出一种CMOS电容传感器阵列，作为紧凑、低成本的高通量细胞生长监测平台。该生物传感器由8×8个CMOS全差分基于电荷的电容测量传感器组成，采用直流输入ΣΔ调制器将传感器信号转换为数字值，用于读取生物/化学数据并进行后续信号处理。为补偿电流镜晶体管失配，作者提出校准电路，能以小于8.2%的误差消除输出电压偏移。作者利用不同介电常...
毒理学正经历由高通量（HT）方法驱动的深刻变革，这些方法可快速考察大量化学结构空间的生物活性与危害潜力。其可行性主要源于从高成本、低通量的哺乳动物模型转向更快、更廉价的替代系统。作者认为这是更优策略，因为由此产生的大规模数据为基于预测性构效关系的毒理学奠定基础；同时，快速揭示与结构相关的生物活性有助于决定将资源投入机制研究还是商业开...
小分子微阵列（SMM）是药物发现中从大量小分子化合物中鉴定先导化合物的有效平台，而分子化合物的高效固定化是该平台成功的前提。本文在异氰酸酯功能化表面上，系统研究了小分子固定化效率对其化学残基、异氰酸酯功能化表面末端残基、间隔分子长度以及打印后处理条件的依赖关系，并确定了一组优化条件。该条件可显著提高小分子固定化效率，尤其适用于已知与...
实时无标记抗体筛选系统因抗体发现平台产生大量纯化抗体和上清样品而日益重要，但生物传感器类型会显著影响动力学和表位分箱结果。本研究评估了ForteBio人源特异性Protein A（ProA）、抗人IgG定量（AHQ）、抗人Fc捕获（AHC）以及定制生物素化抗人Fc捕获（b-AHFc）传感器在纯化IgG和IgG上清中的装载能力、再生性...
离子通道在神经与肌肉兴奋性、激素分泌、骨重塑、免疫应答和细胞增殖等生理过程中发挥关键作用，靶向离子通道的药物是新型治疗剂的重要方向。本文报道了一种实时监测通道蛋白在药理学刺激下发生构象变化的方法。该方法通过监测生物发光共振能量转移（BRET）的变化来追踪通道蛋白的结构重排。为验证原理，作者以 Kir3 神经元通道为模型，构建了 10...
为成像和生物传感器开发，亟需对大型荧光探针变体库进行高速多参数光物理测量。本文报道一种微流控流式细胞仪，可快速检测10^4–10^5个成员的细胞基荧光库，同时测量荧光寿命和不可逆光漂白。荧光寿命反映辐射与非辐射激发态过程，光漂白率反映分子可承受的激发次数，二者共同决定成像性能。该装置利用多束泵浦/探测激光，在微流控水动力聚焦通道中逐...
无标记检测技术已广泛用于表征生物分子相互作用，无需对靶分子进行标记，具有促进检测开发、实现新型集成读出以及结合高通量能力用于药物候选物小分子筛选的潜力。基于共振波导光栅（RWG）生物传感器的高通量无标记检测系统Epic已应用于监测分子相互作用。本文描述一种通用无标记检测方法，用于定量测量磷酸化特异性相互作用，即转运信号磷酸化SWTY...
利用无标记光学生物传感器对蛋白-小分子结合相互作用进行高通量筛选具有挑战性，因为检测信号常与实验噪声量级相近。本文提出一种新型自参考外腔激光器（ECL）生物传感器方法，在消除热噪声的同时实现亚皮米波长精度下的高分辨率和高灵敏度。利用该自参考 ECL 生物传感器，我们演示了多种固定化蛋白靶标与小分子结合的检测，其结合亲和力或抑制常数覆...
高通量筛选已能通过比色或荧光活性检测识别重要药物靶点的小分子调节剂，但现有非酶蛋白靶点小分子结合物检测方法要么需要标记结合伙伴，要么通量不足。本文报道一种新型自参考外腔激光器（ECL）生物传感器方法，利用光子晶体谐振反射器作为外腔激光的波长选择元件，实现高分辨率和高灵敏度检测，并以亚皮米波长精度消除热噪声。该仪器同时产生两个独立激光...
离子通道通过选择性允许离子跨膜流动控制神经元等可兴奋细胞的电特性。为调节神经元兴奋性，信号蛋白和分子会改变离子通道的生物物理性质，并常与通道结合形成异源通道复合物。传统检测通道与调节蛋白相互作用的实验需要外源标记，可能改变蛋白行为并降低生理相关性，且难以提供活细胞中相互作用的时间过程信息。光学生物传感器（如X-BODY Biosci...
作者基于此前开发的模块化均相肽基生物传感器，将核酸酶保护检测的基本机制移植到蛋白体系，建立蛋白酶排除（PE）检测。该检测将蛋白-肽识别区、邻近蛋白酶切割位点和信号产生单元整合于同一检测肽或融合蛋白支架中；当靶蛋白结合识别肽时，空间位阻阻止蛋白酶接近切割位点，信号被抑制；当蛋白-蛋白相互作用被小分子或肽类拮抗剂阻断时，蛋白酶可切割检测...
肌醇1,4,5-三磷酸（IP3）是调控多种生理信号过程的关键第二信使，其含量异常与多种疾病相关，因此需要快速、灵敏且可高通量监测IP3动态变化的方法。本文报道了一种基于分裂荧光素酶互补策略的新型发光生物传感器，用于直接检测IP3。该传感器将人源IP3受体2型（IP3R2）的IP3结合核心域（IBC）融合于萤火虫荧光素酶（FLuc）两...
载脂蛋白A-I（ApoA-I）是高密度脂蛋白（HDL）的主要蛋白，介导HDL形成和细胞胆固醇外排；其脂化由ATP结合盒转运体A1（ABCA1）调控。ABCA1活性不足会降低HDL形成和胆固醇外排，增加动脉粥样硬化风险。传统放射性胆固醇转运检测通量低、动态范围差，且不能检测磷脂转移。本文开发两种敏感、非放射性、高通量的ApoA-I脂化...