学术动态

2024年8月13号，我院熊颖副教授团队在国际期刊《Biosensors and Bioelectronics》（Q1, IF=10.7）在线发表题为“Phage-induced “one-to-many” FRET sensor for highly sensitive detection ofEscherichia coliO157:H7”的研究性论文。我院孟萌、马小勇为论文的共同第一作者，通讯作者为食品科学与工程学院院长任佳丽教授和熊颖副教授。

食源性病致病菌引发的食源性疾病造成了重大的经济负担。其中，大肠杆菌O157：H7（E. coli O157：H7）产生的志贺毒素能引发严重的疾病，如溶血性腹泻、肾功能衰竭，甚至死亡。因此，对E. coli O157:H7进行早期筛查、检测至关重要。传统的“金标准”培养方法操作繁琐、费时，且无法及时反馈结果。虽然聚合酶链式反应和其它的一些等温扩增方法克服了传统培养法的一些缺点，但仍需要复杂的样品制备步骤来提取细菌的DNA或脆弱的RNA。为解决这些挑战，许多快速检测技术包括比色、电化学、化学发光、荧光和表面增强拉曼散射等被提出。

在荧光检测技术中，Förster共振能量转移（FRET）因其抗背景荧光和周围环境干扰的能力突出，使其在精确定量检测方面较其它荧光方法具有一定的优势。然而，传统的FRET方法在每个生物识别事件中只能触发单个FRET发生（一对一信号模式），无法实现对痕量目标物的超灵敏检测。因此，有必要研究开发放大型的FRET（一对多信号模式）方法，实现对痕量食源性污染物的检测。

在本项研究中，我们通过基因工程手段，在M13噬菌体的P3蛋白和P8蛋白（约2700拷贝）上分别修饰了识别E. coli O157:H7的短肽（O157S）和结合链霉亲和素的短肽（SBP），制备了既可以识别E. coli O157:H7又可以识别链霉亲和素标记物的双功能化M13噬菌体（O157S-M13K07-SBP）。此外，修饰有E. coliO157:H7适配体的磁珠（MB-Apt）被合成用于特异性地从食品样品中捕获E. colO157:H7。当链霉亲和素标记的荧光供体（SA-QD₄₆₀）和受体（SA-QD₆₂₀）被束缚在O157S-M13K07-SBP相邻距约为3.2 nm的P8蛋白界面上时（O157S-M13K07-QD₄₆₀/QD₆₂₀），诱导多个FRET发生。在食品中存在E. colO157:H7情况下，通过磁富集回收捕获探针、目标物、FRET探针形成的复合物（MB-M13K07-QD₄₆₀/QD₆₂₀），从而检测FRET信号的强度，以此构建了“一对多”的放大型FRET传感器检测E. coliO157:H7。

研究亮点

l  建立了一个兼具信号输出和特异性识别的双功能噬菌体生物传感平台

l  构建了M13噬菌体诱导的“一对多”FRET传感器

l  所构建噬菌体诱导FRET传感器对E.coli O157:H7检测时间缩至3小时，LOD值为6 CFU/mL

研究结论

我们首次建立了一个噬菌体诱导的放大型FRET平台，用于E. coli O157:H7的快速和高灵敏检测。利用O157S-M13K07-SBP做为FRET供、受体支架，在单个生物识别事件中，可以诱导约605个FRET发生。所构建的FRET传感器，对E. coli O157:H7的检测时间小于3小时，检测限为6 CFU/mL。此外，该FRET传感器具有较高的特异性、准确性、精密度、再现性和稳定性。只需要改变M13噬菌体上的识别肽，该方法可以作为一个通用的平台，用于其它食源性污染物的检测。