『资讯介绍』
在现代医学和生物技术领域，细菌感染的快速检测和可视化一直是研究的热点和难点。传统的细菌检测方法，如培养法和PCR技术，虽然有效，但往往耗时较长，且在某些情况下灵敏度不足。特别是在临床环境中，快速、准确地识别病原体对于及时治疗和控制疫情至关重要。因此，开发一种能够实时、高效地检测和可视化细菌的新方法具有重要的现实意义。
噬菌体是一类细菌病毒，不仅对宿主细菌具有特异性高和亲和力强的优势，而且具有来源广、稳定性高和成本低等特点，因此其成为一种天然的生物识别分子，用于在复杂的样品基质中富集或捕获细菌。值得注意的是，噬菌体表面信号分子的非特异性的化学修饰会影响噬菌体尾部对细菌的识别、吸附和检测。因此，开发一种仅能够在噬菌体衣壳上特异性修饰信号分子的噬菌体探针对于确保探针与目标细菌结合的最佳活性至关重要。金纳米颗粒（GNPs）在暗场显微镜（DFM）下发出可见光，将噬菌体修饰GNPs后结合常用的暗场显微技术，可以实现对细菌的精准识别与定量分析，以及特异性、高效率、快速地检测。
1.工程化噬菌体的构建
通过CRISPR在噬菌体S55的衣壳蛋白N端插入AVI-tag；一代测序验证AVI-tag在基因组上插入成功；PAGE和WB验证AVI-tag在衣壳蛋白上被成功展示；噬菌斑和TEM验证编辑后的噬菌体S55-AVI被成功组装；噬菌斑试验显示噬菌体S55-AVI的组装效率与野生型相近，有足够的数量用于构建探针。
2.噬菌体探针的构建和表征
将工程化噬菌体进行生物素修饰后和链霉亲和素修饰的GNPs进行组装获得探针S55@GNPs，TEM显示GNPs被成功的修饰到噬菌体衣壳表面；OD600监测和噬菌体吸附试验显示探针S55@GNPs在PBS缓冲液中不会裂解细菌，但保持良好的靶向性；紫外吸收光谱、电位和粒径检测验证探针良好的单分散性和稳定性。
该研究利用暗场显微镜对细菌进行了定量分析。结果显示，未处理的沙门氏菌在暗场显微镜下形态特征不显著的暗红色；但是经过探针S55@GNPs标记的沙门氏菌在在暗场显微镜下呈现显著的金黄色环状结构；大肠杆菌和克雷伯菌因为不能与探针S55@GNPs结合颜色依旧不显著。
3.噬菌体探针结合暗场显微镜用于检测沙门氏菌
经过检测条件优化，构建的探针S55@GNPs在细菌浓度为1.0×10^4和1.0×10^1 CFU/μL之间时，DFM计数的准确度为85-92%，与qPCR计数准确度相当。经过测试，基于S55@GNPs的 DFM计数法的LOD为1 CFU/μL，检测范围约为1-50,000 CFU/μL。相较于qPCR,基于S55@GNPs的 DFM计数法的显著优点是检测时间更短，操作更简单，能够实现可视化检测。
这项研究的创新点在于开发了一种通用且稳定的噬菌体@金纳米探针构建策略，适用于多种细菌的快速检测和可视化。通过Avi-tag介导的组装方法，不仅提高了探针的稳定性和单分散性，还显著提升了检测的灵敏度和范围。该研究的意义不仅在于为临床细菌检测提供了一种快速、高效的工具，还为其他生物医学领域的研究提供了新的思路和方法。未来，这种基于Avi-tag介导的噬菌体@金纳米探针有望在食品安全、环境监测和生物防御等多个领域得到广泛应用。
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编辑：张喻欣
文案：兽医学院
照片：兽医学院
审核：岑 珊
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