Novel Biosensors based on Mining Bacterial Transcription Factors

基于挖掘细菌转录因子的新型生物传感器

基本信息

项目摘要

ABSTRACT The lack of biosensors fundamentally limits the reach of engineering into biology. The need to sense and measure biochemicals is central to applications spanning healthcare, biotechnology, drug development, environmental management, agriculture, food and water safety, consumer technology. Hormone measurements, in particular, are essential to fertility planning and assisted reproductive technologies; one million women in the U.S. suffer from infertility and another 7.5 million women suffer from decreased fertility. Quantitative measures of hormone levels are also critical to the diagnosis, management, and treatment of endocrine disorders and hormone imbalances that affect up to 20% of the population. Real-time, low-cost, and portable monitoring of hormones levels would enable fundamentally new approaches to fertility planning and the management of endocrine disorders. A critical limiting factor is the lack of adequate hormone biosensors. Bacteria have evolved over 3 billion years to detect and respond to virtually all classes of stimuli relevant to our own biology, including hormones. We have developed an approach to identify and isolate bacterial sensing proteins that recognize a target analyte and to develop these proteins into in vitro biosensors. We have used this approach to develop a novel hormone sensor for progesterone and we have demonstrated that this sensor is reproducible, stable, unaffected by interferents in urine, and can provide real-time hormone measurements using an inexpensive and portable electronic reader consistent with requirements for a point-of-care device. Our results thus provide proof-of-concept for a novel class of hormone biosensors adaptable to inexpensive realtime, point-of-care or consumer health devices. We will apply our approach to develop a novel class of clinically and commercially viable steroid hormone biosensors for applications in fertility planning, assisted reproductive technologies, and endocrine disorders. We will demonstrate the utility of our novel sensors by developing a point-of-care microfluidic device for real time hormone measurements from urine.
抽象的 生物传感器的缺乏从根本上限制了工程学在生物学领域的应用。需要感知和 测量生化物质是医疗保健、生物技术、药物开发、 环境管理、农业、食品和水安全、消费者技术。激素 测量对于生育计划和辅助生殖技术尤其重要;一 美国有 10 亿女性患有不孕症,另有 750 万女性生育能力下降。 激素水平的定量测量对于疾病的诊断、管理和治疗也至关重要 内分泌失调和激素失衡影响着高达 20% 的人口。实时、低成本、 便携式激素水平监测将为生育计划和生育计划提供全新的方法 内分泌失调的管理。一个关键的限制因素是缺乏足够的激素生物传感器。 细菌经过 30 亿年的进化,能够检测并响应与我们的几乎所有类别的刺激 自己的生物学,包括激素。我们开发了一种识别和分离细菌传感的方法 识别目标分析物并将这些蛋白质开发成体外生物传感器的蛋白质。我们已经用过 这种方法开发了一种新型黄体酮激素传感器,我们已经证明该传感器 重复性好、稳定、不受尿液干扰物影响,可提供实时激素测量 使用符合护理点设备要求的廉价便携式电子阅读器。 因此,我们的结果为适用于廉价传感器的新型激素生物传感器提供了概念验证。 实时、现场护理或消费者健康设备。 我们将应用我们的方法开发一类新型的临床和商业上可行的类固醇激素 用于生育计划、辅助生殖技术和内分泌失调的生物传感器。 我们将通过开发用于实际应用的即时护理微流体设备来展示我们的新型传感器的实用性 从尿液中测量激素的时间。

项目成果

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