《自然·生物技术》：新型声学报告基因，让超声能实时监测肿瘤!

气体囊泡（GV）是一种存在于水生细菌和古菌中的蛋白质纳米结构，其内部充满了低密度的气体，能够协助这些微生物在水体中进行悬浮与沉降。最近的研究将GV表达基因簇引入到细菌或哺乳动物细胞中，开发了第一代ARG系统，该系统虽然有着广阔的应用前景，然而，其在体内检测方面的应用仍存在着较大的限制。例如，这些细菌或哺乳动物中产生的GV不能产生非线性散射（这会导致难以与背景组织区分）、在体温（37℃）条件下表达水平低以及异源表达带来的高代谢负荷等等。因此，目前急需开发出更强大、更高效的新一代ARG系统。

GV由多顺反子基因簇进行编码，这包括一个或多个基本结构基因gvpA和7-20个（甚至更多）的次要成分编码基因。

在这项研究中，研究人员首先克隆了15种GV操纵子（其中13种来自11个在自然状态下能产生GV的代表性物种，2种为此前研究中在大肠杆菌中验证过的），并将其转化到大肠杆菌中。出于体内应用的特殊要求，研究人员对这些基因簇在不同温度和诱导剂浓度下的表现进行了表征。其中，在超声检测方面，与传统的破坏性脉冲序列不同，研究人员在这里使用了交叉传播的振幅调制脉冲序列（xAM），这种脉冲序列能够在抵消线性背景散射的同时，增强非线性造影剂的信号。

经检测，所有的15个基因簇中，有3种基因簇能够在37℃下表达并显示出大量xAM信号，5种能在30℃下表达并显示大量xAM信号。从来源物种的角度看，这几种基因簇分别来自水华鱼腥藻（Anabaena flos-aquae）、巨大芽孢杆菌（Bacilus megaterium gvpA-Q），bARG1（水华鱼腥藻和巨大芽孢杆菌的杂交体），空泡脱硫杆菌（Desulfobacterium vacuolatum）和沙雷氏菌（Serratia sp. 39006）。