3月20日消息，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员王钦宏带领的进化与代谢工程研究团队在前期研究基础上，最新研发出一种可快速感知不同细胞生产芳香族化合物差异的传感器，为开发可以高效、低成本、绿色生物合成芳香族化合物的细胞提供了平台技术。并通过建立基于感应元件的生物传感器，将细胞内的小分子代谢物转化为可识别的表型（荧光信号等）用于小分子代谢物的高通量筛选。

研究人员通过TAMES策略，对选择性条件下的DHS生产菌和非生产菌株之间的转录组数据进行分析和RT-qRCR评估，成功地缩小候选感应元件范围，高效鉴定出可响应目标代谢物DHS的感应元件CusR；并进一步构建了基于CusR的生物传感器和基于该生物传感器的DHS高通量筛选平台，在数月内将DHS产量提高了90％以上。

据了解，大自然中很多有香气的植物都可以提炼出芳香族化合物，如桉树的叶、玫瑰的花、佛手柑的果皮等，这一族群也因此得名。芳香族化合物广泛用于溶剂、医药、化学品生产等领域。

但是，在芳香族化合物大量生产的同时，也产生了不可估量的环境污染。通过构建微生物细胞工厂，实现生物制造芳香族化合物是一种创新、绿色、可持续的工业生产方式，而如何快速准确地找到生产芳香族化合物能力最强的细胞，是目前生物制造方法亟待解决的问题。

针对这一现状，中科院天津工业生物所科研人员历经3年科技攻关，于近日设计出一种生物传感器，可以检测细胞生产3-脱氢莽草酸（一种芳香族化合物，可用于抗氧化剂、药物合成等）的差异。应用传统检测方法，检测1个3-脱氢莽草酸样品就需要10分钟；而利用这种生物传感器，每秒可以检测1000-2000个3-脱氢莽草酸样品，检测速度是传统检测方法的60万倍以上。

该所研究员王钦宏介绍说，“我们设计的生物传感器，相当于给细胞装上高度灵敏的‘感应器’。”这种“感应器”可以借助于现代光学检测仪器，在几个小时内从数十亿个细胞中分选出生产芳香族化合物能力强的那部分细胞，通过进一步检测分析，最终获得的最强细胞可用于生产满足不同应用的芳香族化合物，不仅绿色环保，还可以达到量产。

香族化合物应用广泛，3-脱氢莽草酸（DHS）作为芳香族化合物的重要起始前体，是化工与药物合成的重要原料。针对目前化学合成法的环境污染问题，通过构建微生物细胞工厂，实现生物制造生产DHS和芳香族化合物是一种创新、绿色、可持续发展的工业路线。由于3-脱氢莽草酸化合物本身无色，且缺少有效的显色反应，其检测通常主要基于HPLC或质谱等低通量方法，因此如何建立一套3-脱氢莽草酸及菌株高通量检测筛选方法成为快速获得高产量、高转化率3-脱氢莽草酸及其衍生转化的芳香族化合物微生物细胞工厂的关键。基因编码的生物传感器能够特异性识别细胞内的小分子物质并转化为可识别的表型（如荧光信号等），并通过结合高通量筛选装置建立相应的小分子物质高通量筛选技术，可以为挖掘和改造获得性能优异的微生物细胞工厂提供重要保障。