导 读
2025年1月2日，华中农业大学食品科学技术学院食品安全快速检测团队在国际顶级学术期刊《Nature Food》上发表了题为“Multiplexed food-borne pathogen detection using an argonaute-mediated digital sensor based on a magnetic-bead-assisted imaging transcoding system”的研究论文。食品科学技术学院博士研究生王治潘与硕士研究生程芯瑞（现上海交通大学生物医学工程学院博士研究生）为该论文共同第一作者。陈翊平教授为该论文通讯作者。该研究通过构建一种数字化免DNA扩增的核酸检测方法，实现对三种食源性致病菌的多重和超灵敏检测。
在这项研究中，团队提出了一种嗜常温CbAgo辅助的数字化核酸检测平台（d-MAGIC），可以实现对三种食源性致病菌的数字化多重核酸检测（图1）。作者通过使用磁珠来构建磁珠-酪胺-链霉亲和素复合物（MBs-TA-SA）作为数字化荧光编码载体，当有靶标DNA存在的情况下，能够激活CbAgo的两步切割反应使得猝灭的荧光探针被切割而恢复荧光，MBs-TA-SA复合物能够结合被生物素修饰的荧光基团从而使自身携带上荧光作为信号的读取载体。通过对所捕获图像中磁珠的不同荧光编码状态，即可实现对靶标菌的数字化读出。同时，团队为了精准的对磁珠状态进行解码，还开发了一个名为“Panda”的AI算法平台。该平台准确地对磁珠进行分类、评分和计数，保证了本平台数据读出的准确性和稳定性。
该可编程检测平台的研发是常温条件下对单一和多重食源性致病菌数字化检测研究的重大进步，它在无扩增情况下对10 CFU ml−1菌DNA显示出高灵敏度。该平台具有几点关键创新：（1）通过将具有可编程核酸切割能力的CbAgo与磁珠和人工智能相结合，实现了对三种食源性致病菌的同时数字化、免扩增和超灵敏检测。（2）微米磁珠作为数字化和编码载体简化了传统数字化流程（液滴数字化PCR），并由于其超顺磁性而具有极强的抗干扰性。（3）该平台开发基于人工智能的图像识别在优化检测系统中具有关键作用。通过创建曲线识别算法，实现了高效的解码和定量信号分析。（4）均一的磁珠与原位酪胺信号放大系统的整合提供了大量的结合位点，使得荧光信号更容易富集在其表面实现信号监测，从而大大减少了对传统DNA扩增技术的依赖。
该平台具有扩展到临床核酸检测潜在价值，也具有与便携式设备结合开发即时检测设备的潜力，有望服务于有关人民生命健康的相关产业。
该研究得到国家级青年人才支持计划、国家自然科学基金（32172293）、国家重点研发计划课题（2022YFF0607900）等项目的资助。
图文赏析
图1 可编程磁珠辅助成像转码系统结合Ago蛋白介导数字核酸生物传感示意图
陈翊平
陈翊平，博士，大连工业大学食品学院，教授，博士生导师，国家级人才支持计划青年项目获得者。针对“舌尖上的安全”这一重大民生问题和国家需求，致力于研发快速、简单、适合现场检测的生物传感分析方法及便携式装备，在食品安全快速检测领域取得了一系列的研究成果。主持5项国家级科研项目（3项国家自然科学基金和2项科技部课题），近5年以唯一通讯作者在 Advanced Functional Materials, ACS Nano, Advanced Science, Nano letters, Analytical Chemistry, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Food Chemistry等刊物发表中科院1区论文72篇（其中IF>10论文20篇）。授权18项国家发明专利（第1发明人），其中8项发明专利实现了550万元成果转化。以第一完成人分别获得了湖北省技术发明二等奖、大北农科技创新奖和中国分析测试协会科学技术二等奖。担任SCI期刊Frontiers in Bioengineering and Biotechnology副主编（中科院二区），入选斯坦福大学科学家发布的2019年度全球Top 2%科学家榜单（近七百万科学家）。
原文链接
https://doi.org/10.1038/s43016-024-01082-y
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本文转载自“科学私享”微信公众号，原标题“IF=23.6！华中农业大学/大连工业大学陈翊平教授课题组在《Nature Food》发表重要成果”。转载仅用于学术分享，若有侵权，请后台留言联系修改或删除！
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