SCI、EI收錄，上海海洋大學研究新領域有所斬獲

　　基于末端轉移酶核酸信號放大技術的沙門氏菌比色適配體傳感器

　　張倩雯1,陳謙1,卞曉軍1,2,3,顏娟1,2,3

　　1上海海洋大學食品學院, 上海 201306

　　2上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心, 上海 201306

　　3 農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(上海), 上海 201306

　　關鍵詞:生物傳感器, 適配體, 信號放大技術, 食源性疾病, 食品安全

　　食品安全已成為當今世界性公共衛生的關注焦點，引發食源性疾病的首要因素是廣泛存在的病原微生物。據統計，每年全球約有14億由微生物導致的腹瀉病例，而我國由沙門氏菌引起的食物中毒病例數頻居榜首，因此，迫切需要開發可以滿足食品安全領域現場快速檢測需求的分析技術。

　　適配體是在體外篩選獲得的與特定目標物具有高親和力的單鏈核酸序列（DNA或RNA）。適配體傳感器是具有高穩定性的生物傳感器，其制備簡單、可采用電化學、熒光、比色和拉曼等多種檢測策略。為了進一步提高適配體傳感器檢測的靈敏度，一些新技術和新材料如信號放大技術、磁性材料等被整合用于適配體傳感器的構建。磁珠具有小尺寸效應和表面效應，可滿足微量生物樣本檢測的要求；另外，磁珠表面易于化學修飾，便于構建磁性生物探針，并通過磁響應性能簡化實驗操作。此外，末端脫氧核糖核酸轉移酶（Terminal deoxynucleotidyl transferase, TdT）是一種簡單易行的核酸信號放大技術，它通過催化單核苷酸連接到寡核苷酸鏈的3’-OH端，實現長單鏈DNA的延伸，從而達到增強檢測信號的目的。該過程無需擴增模板和反復的升、降溫過程，適合食品安全現場快速檢測的需求。

　　圖1 基于末端核酸轉移酶信號放大技術的S. typhimurium的比色適配體傳感器原理圖

　　基于此，上海海洋大學的顏娟副研究員及其團隊發展了一種基于醛基化磁珠、酶切技術和末端轉移酶介導的信號放大技術的比色分析方法用于食品中鼠傷寒沙門氏菌（S. typhimurium）的檢測。該比色傳感器利用了磁珠的磁響應性、適配體與靶標的特異性識別以及特別設計的酶切識別堿基連接TdT信號放大技術（如圖1）。當待測物中含有S. typhimurium時，適配體與其特異性識別、結合，從Mbs表面釋放，并通過磁分離去除。留在Mbs表面的捕獲探針因其序列含有互補配對堿基，自身回折并形成酶切識別位點，經EcoR I 酶切后，得到3’-OH 端。此末端在TdT 酶的催化作用下引發擴增反應，生成長單鏈DNA產物。隨著Biotin-dUTP在長單鏈DNA中的不斷嵌入，累積大量與streptavidin-HRP結合的生物素位點。通過HRP催化TMB 底物顯色，產生肉眼可見的藍色，最終實現對S. typhimurium識別反應及定量的比色信號；而當待測物中不含S. typhimurium時，由于捕獲探針與適配體3’-OH端均被磷酸基團封閉，并且無酶切過程產生3’-OH端，無法引發TdT反應，從而不產生催化比色信號。

　　該適配體傳感器具有較高的靈敏度和特異性，對101~105 CFU/mL濃度范圍內的S. typhimurium具有良好的響應性能，檢出限低至21 CFU/ mL；牛奶樣品中S. typhimurium的回收率為92.2%~112.7% (RSD<3%)。該適配體傳感器操作便捷且具有良好的通用性，只需改變適配體序列，即可實現不同食品安全污染物的檢測，有望作為低樣品消耗、低成本分析的食品污染物的現場檢測通用平臺，在食品安全和污染物檢測及監管方面具有良好的應用前景。

　　 作者簡介

　　張倩雯

　　第一作者：張倩雯（1996.1—），女，上海海洋大學碩士研究生，研究方向為DNA納米技術用于食源性致病菌的快速檢測。

　　顏娟

　　通訊作者：顏娟（1982.06—），女，上海海洋大學，副研究員。

　　主要從事：基于DNA納米技術的生物傳感策略在食品安全檢測領域中的應用研究。