《Biosensors and Bioelectronics》：A Novel Ratiometric Biosensor Based on Germanene Nanosheet for Rapid and Sensitive BRCA1 Detection in Differentiating T Cell
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本研究针对T细胞分化过程中BRCA1 mRNA原位监测工具缺失的难题，开发了一种基于FRET的比率型荧光纳米传感器。该传感器通过FAM标记DNA探针与Triton X-100修饰甲基锗烯纳米片组装而成，可实现活体CD8+T细胞内BRCA1 mRNA的精准定量，检测限达17.2 pM，响应时间约10分钟。研究成功可视化T细胞激活过程中BRCA1 mRNA上调现象，为免疫细胞研究提供了新型分子工具。
在免疫学研究领域，BRCA1基因（乳腺癌易感基因1）作为DNA修复的关键调控因子，近年来被发现参与T淋巴细胞的功能调控。特别是在肿瘤浸润CD8+T细胞中，BRCA1的富集与免疫应答效能密切相关。然而，由于缺乏有效的原位监测工具，科学家们对T细胞活化分化过程中BRCA1 mRNA的动态表达规律始终知之甚少。传统检测方法如PCR（聚合酶链式反应）和测序技术虽能提供精准的序列信息，但均属于终点检测法，无法实现活细胞内基因表达的实时可视化监测。这一技术瓶颈严重制约了人们对免疫细胞分化机制的理解。
为突破这一局限，香港理工大学杨莫教授团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表最新研究成果，创新性地利用甲基功能化锗烯（methylgermanene）纳米片的独特光物理性质，构建了一种新型比率型荧光生物传感器。该传感器巧妙地将锗烯纳米片同时作为FRET（F?rster共振能量转移）能量受体和荧光猝灭剂，实现了对BRCA1 mRNA的高灵敏度、自校准检测。
研究团队采用液相超声剥离法合成Triton X-100修饰的锗烯纳米片（GeT-NSs），通过原子力显微镜（AFM）确认其厚度约5.2纳米，透射电镜（TEM）显示其具有高结晶性。X射线衍射（XRD）和拉曼光谱证实材料结构完整性，紫外-可见光谱显示其具有量子限域效应。传感器构建通过FAM标记的DNA探针（FAMcDNA）吸附于纳米片表面形成FRET对，当靶标BRCA1 mRNA存在时，探针解吸附导致FRET中断，引发520纳米（FAM）与640纳米（GeT）荧光强度的比率变化。
在结果部分，研究首先通过竞争结合实验证实DNA探针与纳米片主要通过疏水作用和π-π堆叠作用吸附，荧光寿命测试验证FRET为主要猝灭机制。传感器对BRCA1 DNA和mRNA的检测限分别达到18.1 pM和17.2 pM，且在10分钟内完成响应，展现出优异的选择性。
在生物学应用方面，研究团队分离小鼠脾脏来源的初始CD8+T细胞，使用CD3/CD28 Dynabeads?进行体外激活。RNA测序分析显示激活过程中BRCA1及其相关DNA修复通路基因显著上调。通过共聚焦显微镜成像，研究人员成功观察到激活T细胞内比率信号（I520/I640）的时序性增强，直观证实了BRCA1 mRNA的表达上调。细胞摄取机制研究表明传感器主要通过网格蛋白介导的内吞作用进入细胞，并能有效逃逸溶酶体进入胞质。
这项研究的创新之处在于首次将具有红色荧光的锗烯纳米片应用于比率型生物传感领域，其自校准特性有效克服了单信号传感器在复杂细胞环境中的稳定性问题。该技术不仅为T细胞生物学研究提供了强大工具，更开辟了二维材料在生物医学检测中的新应用范式。通过量子限域效应调节锗烯纳米片的发光特性，未来还可实现多靶标mRNA的同时检测，为精准医疗和免疫治疗研究带来新的技术突破。
