研究人员开发出一种分子生物传感器 只有与目标结合时才​​会发光

生物传感器——利用生物分子检测目标物质存在的装置——在检测疾病生物标志物、各种生物过程中的活动分子或环境中的毒素和其他有害物质方面具有巨大潜力。

最常见的一种类型是荧光生物传感器，它由一个靶标结合生物分子与一个发射荧光的探针分子组成。然而，荧光生物传感器通常是低对比度试剂，因为它们的荧光探针始终处于“开启”状态，未结合的生物传感器分子需要被冲洗掉，然后才能检测到准确的信号。

向前迈出的重要一步是高对比度的“结合激活荧光生物传感器”(纳米传感器)，它们只有与目标分子结合时才会发光，但创建这种纳米传感器具有挑战性，因为有效的目标结合和荧光开关需要结合在一个小的分子包中，该分子包还可以有效地输送到各种类型的样品中，并可以大规模生产，具有成本效益。

现在，哈佛大学 Wyss 研究所、哈佛医学院 (HMS)、麻省理工学院和英国爱丁堡大学的合作研究团队开发了一个合成生物学平台，以简化小型高效纳米传感器的发现、分子进化和经济高效制造，这些传感器可以在不到一秒的时间内将荧光增加 100 倍来检测特定的蛋白质、肽和小分子。

作为关键组成部分，该平台使用新的荧光氨基酸(FgAA)，借助创新方法可以将其编码成靶标结合的小蛋白质序列(结合剂)，从而实现遗传密码的体外扩展。

通过高通量传感器筛选、验证和定向进化的过程，该平台能够快速且经济高效地将蛋白质结合剂转化为高对比度纳米传感器，广泛应用于基础研究、环境监测、医学诊断和增强治疗。研究结果发表在《自然通讯》上。

领导这项研究的 Wyss 核心教员 George Church 博士表示：“我们长期致力于扩展细胞的遗传密码，赋予它们新的能力，以推动不同领域的研究、生物技术和医学发展，这项研究是这项努力在体外的一个非常有前景的延伸。”

“这种新颖的合成生物学平台解决了利用新化学物质升级蛋白质的许多障碍，例如功能更强大的即时生物传感器，并将对许多生物医学领域产生影响。”