一种用于监测和评价镉和脱氧镍用丙烯醇协同毒性的活生哺乳动物细胞生物传感器

随着人们对多种毒素毒性相互作用的兴趣，迫切需要开发生物毒性模型进行联合毒性评估。本研究旨在开发一种基于活乳腺细胞的光学生物传感器，用于监测水中镉（Cd）/脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON），并评估其联合毒性。我们之前的调查发现，DON和Cd同时出现在各种产物中，RNA序列显示AP-1参与了DON+Cd对HT-29细胞的联合毒性。因此，我们构建、优化了基于AP-位点-mcherry的生物传感器，并测试了其适用性和稳定的荧光响应活性。DON+Cd²⁺、DON和Cd²⁺在生物传感器中诱导了剂量依赖性的荧光信号（在环境暴露水平下）。增强的荧光信号表明，DON+Cd²⁺的毒性较单一毒素增强。该生物传感器的优点包括：I)基于环境暴露水平的多种毒素易于可视化筛选；II)作为DON+Cd联合毒性评估的广谱工具的潜力；III)无污染和稳定的荧光反应；IV)对生存能力的轻微影响。

构建AP-1位点-mCherry生物传感器，用于筛选水中的重金属和DON，并评价DON和Cd²⁺的联合毒性。转染后的细胞表现出高效的生长和稳定的荧光反应。DON、Cd²⁺和DON+Cd²⁺（基于环境暴露水平）在生物传感器中诱导了剂量依赖性荧光。由于AP-1是MAPK的下游细胞之一，在细胞凋亡和氧化应激中起着至关重要的作用，我们可以合理地推测AP-1 mCherry生物传感器是对重金属和霉菌毒素进行联合毒性评估的合适工具。此外，该生物传感器可进一步用于DON和其他重金属（如DON+Pb²⁺）的联合毒性评价或重金属（如Hg²⁺+Pb²⁺）的联合毒性评价。在未来的研究中，应设计更先进和特异性的毒性途径来快速和特异性地筛选DON和Cd。

图 1 生物传感器的设计和荧光分析

图2 结果显示了该生物传感器的可行性

图3 生物传感器的验证和优化

图4 利用生物传感器筛选Cd2+

图5 利用生物传感器筛选DON

图6 利用生物传感器评价DON和Cd2+的联合毒性

原文：Guo, Hongyan et al. “Development of a living mammalian cell-based biosensor for the monitoring and evaluation of synergetic toxicity of cadmium and deoxynivalenol.” The Science of the total environment vol. 771 (2021): 144823. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.144823