基于抗生素亲合作用的致病细菌检测新方法

In cases of pathogenic bacterium-induced public healthy emergencies, such as outbreak of infectious disease,collective food poisoning and biological terror, quick bacterium detection method with high efficiency and sensitivity is very helpful for disease control, therapy formulation and policy decision. The reported detection methods for pathogenic bacterium often suffer from long assay time, inconvenient manipulation and high cost. In this proposal, antibiotic acting on cytoderm can be used as the molecule recognition agent to anchor the cell of bacterium and develop sensitive chemiluminescent assay method for pathogenic bacterium. To achieve the research object, pseudo-sandwich immunoassay method for patheogenic bacterium will be developed by using chemiluminescent probe-tagged antibiotic. Bacterium separation and enrichment method based on antibiotic affinity will be developed and combined with chemiluminescent detection. Bacterium detection method will also be developed based on the fact that bacterium-induced aggregation of luminescent nanoparticles can lead to the change of signal. By using antibiotic with low cost, high stability and quality controllability, we can obtain a novel pathogenic bacterium detection protocol with high sensitivity, reliability, specificity and portabilty.

面对传染病爆发、群体性食物中毒、生物恐怖袭击等与致病细菌相关的突发公共卫生事件时，如能实现对致病细菌的快速、高效、灵敏检测，将为疫情控制、治疗方案确定和政府决策提供可靠的依据。目前已有的致病细菌检测方法往往面临着耗费时间长、操作步奏多、分析成本高等问题。本研究拟将作用于微生物细胞壁生物合成的抗生素作为致病细菌的分子识别试剂，利用抗生素对细菌的特异性亲合作用，并结合高灵敏度的化学发光分析方法，将其用于致病细菌的检测。研究内容具体包括：1）采用双位点结合模式，利用抗生素建立细菌的"夹心式类免疫分析"方法；2）建立基于"抗生素亲合"的细菌分离与富集方法，并与发光检测联用；3）基于发光纳米粒子粒径对其信号的影响，建立基于"细菌诱导纳米团聚"的化学发光分析方法。以上思路采用价格便宜、活性稳定、质量可控的抗生素小分子作为致病细菌的识别试剂，可望建立快速、灵敏、特异、便携、便宜的致病细菌检测新方法。

在全球范围内，致病细菌所导致的感染性疾病一直都是威胁人类健康的主要因素之一，尤其是在广大欠发达国家，细菌感染所导致的死亡长期高居各种死因的榜首。只有实现对这些致病细菌的快速、灵敏检测验证，才能为疫情控制、治疗方案确定和政府决策提供及时而可靠的依据。为解决传统细菌检测方法耗时过长，操作过于繁琐，难以现场化检测等问题，本研究主要利用作用于微生物细胞壁和细胞膜的抗生素（如万古霉素、替考拉宁、达托霉素、抗菌肽等），基于此类抗生素对细菌的特异性亲合作用，并结合高灵敏度的分子发光检测方法，将其用于致病细菌的快速检测。代表性研究成果如下：1）利用抗生素对细菌的亲合作用，以磁珠固载化的抗生素建立了致病细菌的快速分离、富集方法，将富集的细菌裂解后，利用释放的发光物质实现了致病菌的高灵敏检测。2）将抗生素标记上化学发光探针，作为信号分子使用，并与其它特异识别试剂联合应用，建立了类似于“夹心式免疫分析”的非抗体双位点识别分析方法，实现了致病细菌的高特异性检测。3）利用烈性噬菌体对宿主菌的特异性识别作用及其繁殖机制，建立了致病细菌的生物发光检测新方法，并将其应用于细菌耐药性检测。以上研究所涉及的检测对象包括金黄色葡萄球菌、变异链球菌、铜绿假单胞菌、蜡样芽孢杆菌、藤黄微球菌等临床上常见的致病细菌，其检测时间最短可至20分钟，检测限最低可至3.3 CFU mL-1，并可实现高通量检测与现场检测。以上工作为临床诊断、食品安全、环境卫生、生物反恐等领域提供了有力的检测方法平台。在项目经费的资助下，以通讯作者在Anal. Chem.、Chem. Commun.、Biosens. Bioelectron.等刊物上发表SCI论文28篇；以第一完成人身份申请发明专利4项，目前已获授权2项；以第一完成人身份获得2018年度“重庆市自然科学奖”二等奖（公示中）。