基因回路型全细胞微生物传感器的设计、优化与应用

作     者：杨璐 吴楠 白茸茸 董维亮 周杰 姜岷 YANG Lu;WU Nan;BAI Rongrong;DONG Weiliang;ZHOU Jie;JIANG Min

作者机构：南京工业大学生物与制药工程学院江苏南京211816 南京工业大学材料化学工程国家重点实验室江苏南京211816 

基　　金：国家重点研发计划“合成生物学”重点专项(2018YFA0902200) 国家自然科学基金(21727818,31961133017) 

出 版 物：《合成生物学》 (Synthetic Biology Journal)

年 卷 期：2022年第3卷第6期

页      码：1061-1080页

摘      要：基于合成生物学理念构建的基因回路型全细胞微生物传感器作为生物传感器的一大重要分支,能够感知环境中特定的待测物质,并按照一定规律将其转换成特定的信号输出,在生物制造过程监控、环境监测与食品安全、医疗诊断与监护等领域的检测应用中显现出巨大的潜力。随着合成生物学各项技术的日益完善和遗传元件的逐渐丰富,越来越多的基于不同响应机制、不同逻辑门与逻辑回路的全细胞微生物传感器已被陆续开发。然而,目前基因回路型全细胞微生物传感器的设计与构建仍主要依靠假设-试错循环的经验性方法。如何设计与构建具有高响应特性的基因回路型全细胞传感器,以及如何对元件、基因回路的优化提高其传感检测性能以满足不同实际应用场景的检测需求,是目前亟需解决的瓶颈问题。本文将主要对基因回路型全细胞生物传感器的原理、分类以及发展历程进行综述,着重介绍全细胞微生物传感器基因回路的设计与构建原则、传感检测性能的优化策略以及在不同检测领域的应用进展,最后剖析了目前全细胞微生物传感器面临的生物安全性、设计构建烦琐、缺乏高效便捷性、难以进入传感器市场等诸多挑战,以及对人工智能、合成生物学、液滴微流控等新兴技术将加速遗传传感元件的开发和生物传感器的人工设计与构建进行了展望。

主 题 词：全细胞生物传感器 转录因子 核糖开关 基因回路 传感检测 

学科分类：08[工学] 09[农学] 0901[农学-植物生产类] 0836[0836] 090102[090102] 

D　O　I：10.12211/2096-8280.2021-021

馆 藏 号：203118049...