科學家設計出超級細菌精準分型探測工具

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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合研究中心教授賀曉鵬團隊發展了基于“振動誘導發光”（VIE）機制的超級細菌精準分型探測工具，相關工作發表于《美國化學會雜志》。

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熒光探針陣列實現超級細菌精準分型。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分型等操作繁復、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合主成分分析技術，實現了不同細菌的有效區分。

在此基礎上，團隊針對不同基因型超級細菌細胞壁結構的細微差異，構建了基于VIE機制的細菌熒光傳感陣列。細菌的細胞壁肽聚糖拓撲結構受內源性青霉素合成蛋白（PBP）的精細調控，細菌耐藥可導致PBP突變，從而影響肽聚糖及其內含磷壁酸的微觀結構。針對這一動態改變的細胞壁結構特征，研究團隊設計構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，結合主成分降維分析VIE探針庫的雙重熒光發射強度比例變化，在不破壞細胞壁完整結構的條件下，實現了不同基因型耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）磷壁酸微觀結構差異的特征識別。

根據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化了探針陣列的主體個數，最終確定了不同待測樣本的最佳VIE傳感陣列組成，實現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這一動態熒光機制適用于結構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