【科學網(wǎng)】科學家設計出超級細菌精準分型探測工具

近日，華東理工大學化學與分子工程學院、費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心教授賀曉鵬團隊發(fā)展了基于“振動誘導發(fā)光”（VIE）機制的超級細菌精準分型探測工具，相關工作發(fā)表于《美國化學會雜志》。

熒光探針陣列實現(xiàn)超級細菌精準分型。受訪者供圖

隨著抗生素的濫用，臨床超級細菌對人們生命健康的危害愈發(fā)突出。而對超級細菌的精準探測與分型有助于感染的早期診治。但傳統(tǒng)微生物檢測技術包括脈沖場凝膠電泳、多位點序列分型和SCCmec分型等作繁復、耗時長、對儀器設備要求較高，這些問題制約了它們在診斷治療中的應用。

前期工作中，賀曉鵬團隊與美國德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler教授團隊合作，構(gòu)建了基于鐵螯合劑藥物Deferasirox的多色熒光傳感陣列，利用不同細菌物種對該系列衍生物弱差異化的相互作用結(jié)合主成分分析技術，實現(xiàn)了不同細菌的有效區(qū)分。

在此基礎上，團隊針對不同基因型超級細菌細胞壁結(jié)構(gòu)的細微差異，構(gòu)建了基于VIE機制的細菌熒光傳感陣列。細菌的細胞壁肽聚糖拓撲結(jié)構(gòu)受內(nèi)源性青霉素合成蛋白（PBP）的精細調(diào)控，細菌耐藥可導致PBP突變，從而影響肽聚糖及其內(nèi)含磷壁酸的微觀結(jié)構(gòu)。針對這一動態(tài)改變的細胞壁結(jié)構(gòu)特征，研究團隊設計構(gòu)建了系列取代位點及連接橋長度不同的雙季銨鹽修飾VIE傳感陣列，通過探針季銨鹽官能團的差異化空間分布，結(jié)合主成分降維分析VIE探針庫的雙重熒光發(fā)射強度比例變化，在不破壞細胞壁完整結(jié)構(gòu)的條件下，實現(xiàn)了不同基因型耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）磷壁酸微觀結(jié)構(gòu)差異的特征識別。

根據(jù)待測客體菌株的不同生物學特征，研究人員通過載荷圖分析優(yōu)化了探針陣列的主體個數(shù)，最終確定了不同待測樣本的最佳VIE傳感陣列組成，實現(xiàn)了革蘭氏陽性菌株與陰性菌株、藥物敏感MRSA與耐藥MRSA菌株，尤其是臨床分離不同基因型MRSA菌株的高通量、精確區(qū)分。

“該技術有望為高致病病原微生物的靈敏、即時診斷及臨床用藥輔助判斷提供全新化學工具。”賀曉鵬說，“同時，在團隊前期成功構(gòu)建流感病毒物種VIE傳感陣列的基礎上，進一步驗證了VIE這一動態(tài)熒光機制適用于結(jié)構(gòu)尺度更大細菌物種的精準傳感。”

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.2c12798