基于配体相关转运蛋白的细胞生物传感器高浓度检测范围拓展策略及其应用

【编辑推荐】针对生物传感器在高浓度配体环境下易饱和和产生毒性的问题，研究人员创新性地利用特异性（如NisFEG）和非特异性（如MarA调控的AcrAB-TolC）转运蛋白系统，成功将nisin A生物传感器检测范围提升100倍，并实现QS生物传感器在细胞自裂解调控和肿瘤治疗中的应用，为工业生物制造和精准医疗提供了模块化解决方案。

　　

细胞生物传感器虽能高效检测化学信号，但其性能常受限于高浓度配体引发的饱和效应和细胞毒性。这项研究通过细菌或哺乳动物细胞中的配体相关转运蛋白系统，巧妙拓展了传感器的检测上限。特异性转运蛋白NisFEG的引入，使nisin A生物传感器的检测范围显著右移，成功应用于高产菌株的筛选；而由调控因子MarA控制的非特异性转运蛋白AcrAB-TolC，则通过调节群体感应(QS)系统中的配体浓度，实现了对细胞自裂解过程的精准控制。更令人振奋的是，该技术在小鼠肿瘤模型中展现出治疗潜力——当生物传感器检测到特定信号时，触发治疗药物的释放，显著抑制了肿瘤生长。这种"细胞哨兵-转运蛋白"协同策略，既避免了复杂的基因回路重构，又为工业生物转化（如nisin A生产）和精准医疗提供了可定制化工具。目前该技术已达到TRL5级，在生物反应器和小动物模型中完成验证，但转运蛋白表达优化、条件鲁棒性提升等挑战仍需攻克。