想象一下，未來Fitbit所能測量的不僅是步數(shù)、心率和消耗的卡路里，它能持續(xù)跟蹤目前需要昂貴且耗時的血漿分析的所有生理健康指標，該設備便宜、可靠，并由我們人體每天全天生產的相同蛋白質提供動力。波士頓大學生物醫(yī)學工程師詹姆士·加拉根（James Galagan）說，盡管按照今天的標準來說，這聽起來像是一個牽強的概念，但他在實驗室中進行的研究可以加快該設備從繪圖板到日常生活的速度。

       第一個實時、光學且可逆的黃體酮傳感器

　　來自Galagan的BU實驗室和波爾多大學的一組研究人員的靈感來自于一種商業(yè)上成功的生物識別設備，該設備可以全天候監(jiān)控生理功能：連續(xù)血糖監(jiān)測儀，其主要任務是通過從感測到的微生物獲得的蛋白質來執(zhí)行葡萄糖。

　　BU工程學院生物醫(yī)學工程學副教授，團隊負責人Galagan說：“人體內可能存在數(shù)百萬種相似的蛋白質，他們幾乎可以感知到任何會影響我們健康的東西。目前我們沒有像葡萄糖傳感器這樣的更多傳感器的主要原因是，尚未發(fā)現(xiàn)制造這些傳感器所需的蛋白質?！?/p>

　　因此，加拉根（Galagan）的團隊，其中包括BU工程學院的教職員工Mark Grinstaff、Allison Dennis和Catherine Klapperich，著手尋找其中的幾個可用蛋白質。他們的發(fā)現(xiàn)在《自然通訊》上發(fā)表的一篇論文中進行了描述，該發(fā)現(xiàn)使用一種新穎的篩選方法來鑒定第一個已知的細菌衍生的傳感器，用于檢測孕酮，孕激素是一種女性生殖激素，在生殖中起著至關重要的作用。然后，該團隊開發(fā)了將傳感器的檢測功能轉換為光輸出的技術，從而創(chuàng)建了第一個實時、光學且可逆的黃體酮傳感器。

　　Galagan說，這種傳感器的可逆性使其能夠連續(xù)測量激素水平的變化，就像葡萄糖傳感器一樣，它還將傳感器與現(xiàn)有的基于孕激素的測量孕酮的方法區(qū)分開來，后者只能從單個時間點進行測量。

　　在使用人造尿液進行的測試中，研究人員發(fā)現(xiàn)，該傳感器可以配備價格低廉的便攜式電子閱讀器以用于即時醫(yī)療應用，可以檢測出足以用于臨床的黃體酮，所有這些都表明它可能適合家庭使用，代替了許多體外受精過程中需要的基于實驗室的孕酮測量測試。

       為開發(fā)下一代生物傳感器設備奠定了基礎

　　Galagan說，“這項研究的主要收獲是，這是我們可以獲取生物體、識別新的傳感蛋白、從細菌中分離出該蛋白并將其工程化為適用于以下方面的傳感器設備的第一個原理證明：據我們所知，這從來沒有做過，新開發(fā)的方法不使用細菌作為傳感器，相反，它會挖掘細菌中的蛋白質部分，分離出這些部分，然后將它們轉變?yōu)榭捎糜谠O備工程的傳感器。

　　BU工程學院院長Kenneth Lutchen說：“到目前為止，可穿戴技術主要集中在健康的宏觀[指標]上，例如心率、血壓等，但是我們迫切需要在疾病造成危險變化之前就預測疾病發(fā)生的方法。Galagan博士及其同事已經證明了原理證據，可以對健康狀況的微生物指標進行實時監(jiān)控，從而可能徹底改變我們的健康狀況。原則上講，它們可以提供對疾病出現(xiàn)的特異性和敏感的早期洞察力，從而導致早期干預，改善生活質量，同時顯著降低醫(yī)療成本?！?/p>

　　該論文的技術最近在新的BU Precision Diagnostics Center的啟動研討會上進行了展示，該論文為開發(fā)更多基于同一類蛋白質的傳感器設備奠定了基礎。研究人員目前正在此基礎上進行開發(fā)，以開發(fā)固定和部署此類傳感器的技術，并研究將其檢測功能轉換為直接電子信號的方法。

　　Galagan說：“出于技術目的選擇生物學通常需要將生物學信號轉換成光子或電子流，我們現(xiàn)在正在努力?！?/p>

　　自從《自然通訊》報道了他們的突破以來，研究人員已經開發(fā)出了第二代方法，使他們能夠從復雜的微生物樣品而不是從單個培養(yǎng)細菌中篩選出部分。這種“元基因組”篩選可以搜索諸如土壤或我們自己的微生物組之類的東西，從本質上為尋找傳感部件的研究人員提供了微生物的全部多樣性。并且由于該方法可以識別特定基因以及傳感蛋白，因此它使研究人員能夠以某種方式修飾轉錄因子，使其變得更強大或具有傳感其他化合物（如皮質醇或雌激素）的能力。

　　克拉珀里奇說：“目前，我們正在研究激素，但是這可以用于各種各樣的事情，我迫不及待地想把它擴大到其他領域，未來的巨大挑戰(zhàn)是如何部署此類傳感器來監(jiān)控我們的健康和環(huán)境。他的團隊希望利用世界各地實驗室中建立的技術來開發(fā)廣泛的應用程序：從感知珊瑚健康到使用無創(chuàng)或微創(chuàng)可穿戴設備監(jiān)測汗液和間質液的生理變量。這實際上只是冰山一角，我們現(xiàn)在的定位是挖掘各種微生物，從而為廣泛的健康、生物技術和消費者應用設計傳感器。我們希望有一天，這些傳感器將在連續(xù)血糖監(jiān)測儀旁邊的貨架上出售?！?/p>