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到2050年，全球人口增长将显著增加粮食需求，给农业带来压力。传统化肥和农药虽提高产量，但可持续性差。工程化土壤微生物是替代方案，但根际存活率低且异源基因表达代谢负担高。为此，作者在荧光假单胞菌SBW25中构建了一种微生物全细胞生物传感器，仅在接近植物根且细菌密度较高时激活基因表达。该传感器改造pSal/nahR系统以响应根分泌物水...
A Novel Approach Using LuxSit-i Enhanced Toehold Switches for the Rapid Detection of
副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）是重要食源性病原菌，常见于海水和沿海海产品，可引起严重感染和溶血损伤。生物传感器检测技术不断发展，toehold switch 已成为有前景的方向，尤其用于 RNA 病毒检测。本研究开发了一种用于检测副溶血弧菌的无细胞 toehold switch 传感器。传统 toeho...
Validation of Cell-Free Protein Synthesis Aboard the International Space Station.
无细胞蛋白合成（CFPS）是一种快速成熟的体外基因表达平台，可在需要点对核酸进行转录和翻译，从而按需合成肽类疫苗、生物治疗蛋白，并开发用于环境污染物和感染因子检测的诊断方法。与传统细胞系统不同，CFPS 无需维持活细胞，设备需求低，适合太空等低资源环境。本研究评估无细胞平台 BioBits 在国际空间站（ISS）上的性能，通过表达 ...
Suitability evaluation of toehold switch and EXPAR for cell-free MicroRNA biosensor development.
开发稳健且低成本的 microRNA（miRNA）检测平台对疾病监测具有重要意义。现有 miRNA 检测方法常存在准确性低、成本高和稳定性差等问题。toehold switch 核糖调控元件与冻干无细胞系统（CFS）结合在病毒 RNA 检测中已显示潜力。本研究旨在利用 toehold switch 的序列识别能力和 CFS 的便携性...
Toehold switch plus signal amplification enables rapid detection.
近期全球事件增加了对快速、廉价病毒临床诊断平台的需求。本文报道了一种基于无细胞 toehold switch 的生物传感器，用于检测 RNA 病毒，且无需对目标 RNA 进行上游扩增。作者通过避免病毒 RNA 结合区的干扰二级结构、突变热点以及其他冠状病毒交叉序列来设计 toehold switch，并将其靶向 SARS-CoV-2...
End-to-end computational approach to the design of RNA biosensors for detecting miRNA biomarkers of cervical cancer.
宫颈癌是严重威胁育龄女性健康的全球公共卫生问题，也是全球癌症患者中第二大疾病负担，死亡率高达50%。由于公众认知不足和有效诊断手段有限，亟需开发即时、微创的诊断方法。本文建立了一套端到端、定量的统一计算诊断流程，依次完成最优生物标志物识别、toehold switch 传感器同步设计以及诊断基因电路的性能模拟。基于公开 miRNA ...
Toward Mail-in-Sensors for SARS-CoV-2 Detection: Interfacing Gel Switch Resonators with Cell-Free Toehold Switches.
新冠疫情凸显了大规模检测对控制传染病传播的重要性。自疫情暴发以来，病毒和抗体检测方法的快速开发、规模化与部署显著提升了检测能力。理想检测方法应具备低成本、可自我操作以及可密封邮寄至中心实验室安全分析并录入公共卫生数据库的特点。本文展示了一种此类平台：以丝网印刷电感-电容（LC）谐振器作为换能器，以无细胞表达偶联的 toehold s...
Towards detection of SARS-CoV-2 RNA in human saliva: A paper-based cell-free toehold switch biosensor with a visual bioluminescent output.
新冠疫情凸显了对快速、低成本、可广泛分发且可在现场使用的核酸检测技术的迫切需求。传统核酸检测通常需要专业人员、复杂实验室、昂贵设备和较长处理时间。本研究采用冻干无细胞蛋白合成（CFPS）和toehold switch核糖调控器，开发了一种仅需加入唾液即可激活的纸基核酸检测平台。首先筛选出经济且供应稳定的纸基载体，并设计了可批量生产、...
Signal amplification and optimization of riboswitch-based hybrid inputs by modular and titratable toehold switches.
合成生物电路被广泛用于控制微生物细胞功能，天然和合成核糖开关是合成生物学中有吸引力的传感模块。然而，核糖开关电路的fold-change调节困难，通常需要深入理解其机制并筛选突变库，因此需要新的分子部件和简便调节策略。本研究提出基于toehold switch的调节器策略，将核糖开关与转录抑制因子组成的混合输入元件，与从头设计的RN...