课题基金 / 基金详情

基于合成生物学手段的益生菌定向改造用于镉暴露的选择性生物减除和预警的探索研究

批准号:
82073517
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
惠长野
依托单位:
学科分类:
环境卫生
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
惠长野

项目摘要

结项摘要

惠长野的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
镉作为非必需元素可对人体健康造成严重危害,环境污染导致的膳食镉暴露是人体镉摄入的首位因素。近年来围绕阻断镉消化道吸收新策略的探索一直未有所突破。已有研究表明耐镉益生菌可用于体镉的生物减除,但其对金属离子的吸附缺乏选择性,这也是传统膳食疗法难以克服的缺点。项目组近年来在微生物重金属抗性调控系统的定向改造方面积累了一定研究基础。本项目以2种天然来源的镉抗性操纵子为设计蓝本,通过合成生物学手段构建一系列人工操纵模块,拟将益生菌定向改造为选择性响应镉的全细胞吸附-传感器,达到高选择性镉吸附肽的益生菌细胞表面展示和不同浓度范围镉暴露的双荧光报告差异指示的目的。进一步通过细胞、肠道芯片及动物模型,拟实现工程菌在宿主肠道黏膜定殖过程中选择性富集镉阻断其吸收和镉肠道暴露的活体荧光预警,为基于益生菌全细胞生物吸附及传感技术来实现宿主肠道重金属暴露的选择性驱除及生物预警提供概念验证。
英文摘要
Cadmium, as a non-essential element, can cause serious harm to human health. Dietary cadmium exposure caused by environmental pollution is the first key factor responsible for human cadmium intake. In recent years, there has been no breakthrough in the development of novel strategies to block the absorption of cadmium in the digestive tract. Although previous studies have shown that cadmium tolerant probiotics can be used for biological removal of cadmium in vivo, their adsorption towards cadmium is not specific. It is also an insurmountable problem in traditional dietary therapy. The directional transformation of microbial heavy metal resistance regulation system has always been the study focus of the project team. Based on two natural cadmium resistant regulation systems from microbial origin, a series of artificial cad regulation modules will be constructed using synthetic biological approaches in this project. The probiotics are going to be transformed into a whole cell adsorber and biosensor specific to cadmium. Surface display of cadmium adsorption peptide, and double fluorescent reporters for cadmium in different concentration range can be achieved in engineered probiotics. The application potential of engineered probiotics in cadmium adsorption and fluorescence indication during host intestinal mucosa colonization will be studied through cell model, intestinal chip, and animal model. This project will provide proof-in-concept for the selective elimination of host intestinal heavy metal exposure and biological warning based on probiotic whole cell biosorption and biosensing approaches.
镉是一种高毒重金属,广泛存在于环境中,对人体健康构成严重威胁。传统镉中毒防治手段存在诸多局限,开发绿色生物学防治手段具有重要的科学意义。.本项目基于环境微生物重金属抗性操纵子蓝本,通过合成生物学方法,构建了系列人工镉响应操纵子,并将其装配到细菌底盘中。开发了镉诱导的镉吸附蛋白展示系统和荧光报告系统,实现了镉的特异性生物减除和荧光预警。通过优化表面展示模块和筛选高性能的镉响应蛋白,进一步提升了镉生物吸附和传感效率。.在此基础上,项目组创新性地提出了“重金属暴露-色素合成-颜色变化-肉眼识别”的新型传感器开发理念,以天然色素合成基因簇作为报告基因模块,开发了镉的比色法检测体系,并成功推广到汞、铅、砷等多种重金属的暴露监测。该低门槛、高通量筛查体系已成功应用于自来水、土壤浸出液、地表淡水、海水等环境样本,及血液、尿液等生物样本中的重金属残留检测,满足了相应的环境及职业卫生限值要求,为人群环境暴露风险的评估提供了有力支持。此外,项目还将该技术拓展到有机磷农药的检测,原创性地开发了针对毒死蜱及其降解产物的生物治理体系,为持久性有机污染物的生物监测及修复提供了新的解决思路。.项目执行期间,团队共发表学术论文21篇,申请发明专利9项,其中1项已获得授权。研究成果为重金属污染的生物监测和修复提供了新的理论和技术支持。作为依托单位深圳市职业病防治院的首个国自然面上项目,项目团队凭借对科研的执着和热情,克服重重困难,从最初的几个人单打独斗,到如今成长为一个能够独立开展高水平研究的团队。团队成员成功晋升为多所高校的研究生导师,指导培养了12名学生,为相关领域的科研人才培养做出了积极贡献。.本项目在镉生物传感和修复领域取得了多项创新性成果,并成功拓展至我国水资源中重点关注的重金属及有机污染物的环境监测,为应对环境污染带来的健康风险提供了新的解决方案,相关成果已展现出良好的应用前景。
基于合成生物学的汞形态特异性可视化 传感器开发及其在环境与人群暴露监测 中的应用
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    惠长野
  • 依托单位:
基于代谢工程手段的砷响应操纵子的人工重建用于环境高毒砷的可视化生物监测
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    惠长野
  • 依托单位:
选择性识别高毒重金属汞的全细胞生物传感器和生物吸附器的开发
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    惠长野
  • 依托单位:
国内基金
海外基金