環境水中のサブナノモーラーメチル水銀を検出するための酵素カスケード増幅比色バイオセンサープラットフォーム

科学分野:

• 環境科学
• バイオテクノロジー
• 分析化学

背景:

• メチル水銀（MeHg）は、環境および健康に重大なリスクをもたらします。
• さまざまな水マトリックス中のMeHgの正確な検出は、モニタリングにとって重要です。
• 既存の検出方法は、複雑でコストがかかる場合があります。

研究 の 目的:

• サブナノモーラーメチル水銀検出のための高感度でコスト効率の高い全細胞バイオセンサーを開発すること。
• 感度とマトリックス耐性を向上させるためにバイオセンサー設計を最適化すること。
• 実際の環境水サンプルにおけるバイオセンサーの性能を評価すること。

主な方法:

• MerBとインディゴジンレポーターシステムを用いた酵素カスケードを使用して全細胞バイオセンサーを設計しました。
• 制御を改善するために、分離された遺伝子回路内にコンポーネントを統合しました。
• 細胞内発現と表面提示型MerBの発現戦略を比較しました。
• 水道水、表面水、海水で性能を検証しました。

主要な成果:

• MeHgの検出限界（LOD）0.04 nMを達成しました。
• 0.02-1.22 nMの線形検出範囲を確立しました。
• MerBの細胞内発現により、優れた感度を示しました。
• マトリックス効果を最小限に抑え、多様な水マトリックス（R² > 0.98）で堅牢な性能を示しました。
• 用量反応に影響を与える主な要因として代謝負荷を特定しました。

結論:

• 開発されたバイオセンサーは、メチル水銀検出のための非常に高感度でコスト効率の高い方法を提供します。
• MerBの細胞内発現は、MeHgセンシングのパフォーマンスを向上させます。
• このバイオセンサーは、さまざまな環境水タイプでの直接的な比色定量に適しています。
• この技術は、メチル水銀汚染の効率的でハイスループットなスクリーニングをサポートします。