南湖新聞網(wǎng)訊（通訊員 王兆艷）近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品安全快速檢測團(tuán)隊(duì)在Nature Food期刊上發(fā)表了題為“Multiplexed food-borne pathogen detection using an argonaute-mediated digital sensor based on a magnetic-bead-assisted imaging transcoding system”的研究論文。該研究通過構(gòu)建一種數(shù)字化免DNA擴(kuò)增的核酸檢測方法，實(shí)現(xiàn)對三種食源性致病菌的多重和超靈敏檢測。
在這項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)提出了一種嗜常溫CbAgo輔助的數(shù)字化核酸檢測平臺（d-MAGIC），可以實(shí)現(xiàn)對三種食源性致病菌的數(shù)字化多重核酸檢測（如下圖）。作者通過使用磁珠來構(gòu)建磁珠-酪胺-鏈霉親和素復(fù)合物（MBs-TA-SA）作為數(shù)字化熒光編碼載體，當(dāng)有靶標(biāo)DNA存在的情況下，能夠激活CbAgo的兩步切割反應(yīng)使得猝滅的熒光探針被切割而恢復(fù)熒光，MBs-TA-SA復(fù)合物能夠結(jié)合被生物素修飾的熒光基團(tuán)從而使自身攜帶上熒光作為信號的讀取載體。通過對所捕獲圖像中磁珠的不同熒光編碼狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)菌的數(shù)字化讀出。同時，團(tuán)隊(duì)為了精準(zhǔn)地對磁珠狀態(tài)進(jìn)行解碼，還開發(fā)了一個名為“Panda”的AI算法平臺。該平臺準(zhǔn)確地對磁珠進(jìn)行分類、評分和計(jì)數(shù)，保證了本平臺數(shù)據(jù)讀出的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
該可編程檢測平臺的研發(fā)是常溫條件下對單一和多重食源性致病菌數(shù)字化檢測研究的重大進(jìn)步，它在無擴(kuò)增情況下對10 CFU ml?1菌DNA顯示出高靈敏度。該平臺具有幾點(diǎn)關(guān)鍵創(chuàng)新：（1）通過將具有可編程核酸切割能力的CbAgo與磁珠和人工智能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對三種食源性致病菌的同時數(shù)字化、免擴(kuò)增和超靈敏檢測。（2）微米磁珠作為數(shù)字化和編碼載體簡化了傳統(tǒng)數(shù)字化流程（液滴數(shù)字化PCR），并由于其超順磁性而具有極強(qiáng)的抗干擾性。（3）該平臺開發(fā)基于人工智能的圖像識別在優(yōu)化檢測系統(tǒng)中具有關(guān)鍵作用。通過創(chuàng)建曲線識別算法，實(shí)現(xiàn)了高效的解碼和定量信號分析。（4）均一的磁珠與原位酪胺信號放大系統(tǒng)的整合提供了大量的結(jié)合位點(diǎn)，使得熒光信號更容易富集在其表面實(shí)現(xiàn)信號監(jiān)測，從而大大減少了對傳統(tǒng)DNA擴(kuò)增技術(shù)的依賴。
該平臺具有擴(kuò)展到臨床核酸檢測潛在價值，也具有與便攜式設(shè)備結(jié)合開發(fā)即時檢測設(shè)備潛力，有望服務(wù)于有關(guān)人民生命健康的相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士研究生王治潘與碩士研究生程芯瑞（現(xiàn)上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士研究生）為該論文共同第一作者，陳翊平教授為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃等的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s43016-024-01082-y
日期：2025-01-29
在這項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)提出了一種嗜常溫CbAgo輔助的數(shù)字化核酸檢測平臺（d-MAGIC），可以實(shí)現(xiàn)對三種食源性致病菌的數(shù)字化多重核酸檢測（如下圖）。作者通過使用磁珠來構(gòu)建磁珠-酪胺-鏈霉親和素復(fù)合物（MBs-TA-SA）作為數(shù)字化熒光編碼載體，當(dāng)有靶標(biāo)DNA存在的情況下，能夠激活CbAgo的兩步切割反應(yīng)使得猝滅的熒光探針被切割而恢復(fù)熒光，MBs-TA-SA復(fù)合物能夠結(jié)合被生物素修飾的熒光基團(tuán)從而使自身攜帶上熒光作為信號的讀取載體。通過對所捕獲圖像中磁珠的不同熒光編碼狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)菌的數(shù)字化讀出。同時，團(tuán)隊(duì)為了精準(zhǔn)地對磁珠狀態(tài)進(jìn)行解碼，還開發(fā)了一個名為“Panda”的AI算法平臺。該平臺準(zhǔn)確地對磁珠進(jìn)行分類、評分和計(jì)數(shù)，保證了本平臺數(shù)據(jù)讀出的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
該可編程檢測平臺的研發(fā)是常溫條件下對單一和多重食源性致病菌數(shù)字化檢測研究的重大進(jìn)步，它在無擴(kuò)增情況下對10 CFU ml?1菌DNA顯示出高靈敏度。該平臺具有幾點(diǎn)關(guān)鍵創(chuàng)新：（1）通過將具有可編程核酸切割能力的CbAgo與磁珠和人工智能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對三種食源性致病菌的同時數(shù)字化、免擴(kuò)增和超靈敏檢測。（2）微米磁珠作為數(shù)字化和編碼載體簡化了傳統(tǒng)數(shù)字化流程（液滴數(shù)字化PCR），并由于其超順磁性而具有極強(qiáng)的抗干擾性。（3）該平臺開發(fā)基于人工智能的圖像識別在優(yōu)化檢測系統(tǒng)中具有關(guān)鍵作用。通過創(chuàng)建曲線識別算法，實(shí)現(xiàn)了高效的解碼和定量信號分析。（4）均一的磁珠與原位酪胺信號放大系統(tǒng)的整合提供了大量的結(jié)合位點(diǎn)，使得熒光信號更容易富集在其表面實(shí)現(xiàn)信號監(jiān)測，從而大大減少了對傳統(tǒng)DNA擴(kuò)增技術(shù)的依賴。
該平臺具有擴(kuò)展到臨床核酸檢測潛在價值，也具有與便攜式設(shè)備結(jié)合開發(fā)即時檢測設(shè)備潛力，有望服務(wù)于有關(guān)人民生命健康的相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士研究生王治潘與碩士研究生程芯瑞（現(xiàn)上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士研究生）為該論文共同第一作者，陳翊平教授為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃等的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s43016-024-01082-y
日期：2025-01-29
