食品、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域中細菌的檢測非常普遍,具有重要的實用意義?;诳贵w的細菌檢測技術(shù),因其速度快、特異性高而倍受青睞。近年來篩選的適配體已經(jīng)可以部分替代抗體用于細菌的分析檢測。目前篩選的適配體的Kd值在10-103 nmol/L,對不同細菌的檢出限因所用分析方法不同差別較大,其范圍在102 -106 CFU/mL之間。適配體的高特異性與高親和力的特點,使其可以很好地用于識別和捕獲靶標細菌,基于此可設(shè)計多種細菌分析方法。目前用于細菌檢測的適配體方法有酶聯(lián)免疫、同位素標記、熒光標記、核酸染料、電化學傳感器、納米金顆粒、夾心法以及多適配體聯(lián)合等。
1、用適配體固定細菌的酶聯(lián)免疫分析
為了從S. aureus和E. coli O157:H7的混合菌液中檢測Sal. typhimurium,將5’端標記生物素的RNA適配體固定在包被有親和素的96孔板上,再將細菌樣品在96孔板上室溫孵育1h,洗脫未結(jié)合的細菌后,加入該細菌特異性的抗體(一抗),再孵育、洗脫后,加入帶有辣根過氧化物酶標記的二抗,再加入過氧化物酶底物溶液,在酶標儀中檢測425nm處的吸光值。利用酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)原理,以適配體取代抗體固定抗原,可定量分析Sal. typhimurium,而不受其他細菌干擾。
2、放射性標記適配體的液體閃爍計數(shù)法
使用帶有同位素標記的適配體,則可以免除后續(xù)一抗、二抗的使用,直接進行檢測。如在小牛腸磷酸酶作用下將RNA適配體5’端脫磷酸后,用[γ-32P]ATP( 腺苷三磷酸)在T4多聚核苷酸激酶作用下磷酸化,得到5′端有32P標記的適配體。將待測的S. typhimurium包被在96孔板上,與帶有32P標記的RNA適配體在室溫下共同孵育1h,沖洗后用液體閃爍計數(shù)器測定與靶標細胞結(jié)合的帶有同位素標記的適配體,從而對靶標進行定量,但是這種方法檢出限較高(106 CFU/mL)。
3、熒光標記適配體的熒光光譜法
除了同位素標記,也可以在適配體上修飾熒光基團,用雙適配體夾心法進行細菌分析。如將生物素修飾的適配體包被在96孔板上,與靶標志賀氏菌在室溫下共同孵育1h,沖洗去除未結(jié)合的志賀氏菌后,加入帶有FAM熒光標記的適配體在室溫下孵育1h,沖洗2次后測定熒光強度,檢出限可達50 CFU/mL,并且在 102 - 107 CFU/mL范圍內(nèi)都有良好的線性關(guān)系(R2=0. 995 4)。
4、量子點標記適配體的熒光光譜法
與使用熒光基團標記類似,在適配體上可以修飾量子點標記。有人將帶有量子點標記的適配體與靶細胞V. parahaemolyticus或S. typhimurium在37 ℃下共同孵育1h后,于3000 r/min下離心除去未結(jié)合的適配體。使用流式細胞儀對適配體-細菌復合物進行分離計數(shù)。此外,用于針對兩種不同細菌的適配體上分別修飾了535nm和585nm兩種不同的量子點標記,在流式細胞分選時可以同時檢測兩種細菌。相對于熒光基團標記,量子點熒光的發(fā)射波長有更多的選擇,有利于多通道檢測,能夠?qū)崿F(xiàn)同時檢測多種細菌。
5、上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒修飾適配體的熒光光譜法
上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒(upconversion nanoparticles,UCNP)利用抗斯托克斯發(fā)光(anti-Stokes)產(chǎn)生長壽命熒光, 可以有效排除背景中細菌自發(fā)短壽命熒光的干擾,提高熒光信號的信噪比。使用多色UCNP分別標記了針對S. aureus、V. parahaemolyticus和S. typhimurium的適配體,結(jié)合磁分離技術(shù),在牛奶、對蝦樣品中同時檢測這3種致病菌,結(jié)果與傳統(tǒng)平板計數(shù)法一致。
6、核酸染料輔助的適配體檢測方法
AccuBlue染料可以與雙鏈DNA(dsDNA)結(jié)合產(chǎn)生較強的熒光,但它單獨存在時或與ssDNA結(jié)合后產(chǎn)生的熒光較弱。將AccuBlue染料、適配體、與適配體互補的ssDNA結(jié)合使用,可以用于細菌的定量檢測。檢測方法分為兩種模式:(1)“signal on” 模式。將靶標細菌與一定量的適配體共同孵育,形成靶標-適配體復合物, 再加入適配體的互補序列與AccuBlue染料,體系中游離的適配體與互補序列形成dsDNA,結(jié)合染料后產(chǎn)生熒光,測定熒光強度的增加即可知游離的適配體濃度,進而推算靶標濃度。(2)“signal off” 模式。將適配體與其互補序列先形成dsDNA與AccuBlue染料產(chǎn)生熒光,再加入靶標細菌與互補序列競爭結(jié)合適配體,導致熒光強度隨著dsDNA的減少而降低。對V. parahaemolyticus和 S. typhimurium的檢出限分別達到35 CFU/mL和25 CFU/mL。由于是通過dsDNA間接測定適配體-靶標復合物的濃度,因此針對不同樣品需要對核酸染料的用量進行優(yōu)化,才能得到較顯著的熒光強度的變化,以保證檢測的特異性和靈敏度。
7、雙適配體夾心法
雙適配體夾心法(aptamer-based sandwich assay,ABSA)將適配體固定在96孔板上, 加入樣品孵育30min后,沖洗除去未結(jié)合的細菌,再加入帶有熒光修飾的適配體孵育,沖洗去除游離的適配體后測定熒光強度。Lee等使用L. monocytogenes的適配體對不同濃度的靶標細菌的菌懸液進行了測定,線性范圍為20-200 000 CFU/mL。
8、多適配體聯(lián)合的熒光成像法
細菌表面的蛋白質(zhì)、多糖以及鞭毛等都有可能成為適配體作用的靶標。故對同一細菌有可能篩選到針對蛋白質(zhì)、多糖以及鞭毛等多種靶標的不同適配體。將這些適配體聯(lián)合使用,有助于對全細胞的高特異性結(jié)合,可以顯著提高檢測靈敏度與特異性。如使用量子點標記的3組不同適配體與E. coli結(jié)合,通過熒光成像發(fā)現(xiàn)這3組適配體可以同時非競爭性地與靶標E. coli結(jié)合。聯(lián)合使用這3組適配體相對單獨使用一種適配體,對E. coli的檢出限從103降低到102 CFU/mL。
9、適配體修飾的阻抗傳感器法
適配體也可以與電化學檢測器聯(lián)用,從而提高靈敏度,進一步降低檢出限。有人將篩選得到的鼠傷寒沙門氏菌的適配體用硫醇修飾后,通過自組裝結(jié)合到納米金修飾的碳電極上。通過測定適配體與靶標結(jié)合前后阻抗的變化,即可對靶標進行定量、定性分析。該方法可以從30 μL樣品中檢出最低18個細胞,且只檢測活的鼠傷寒沙門氏菌,對滅活的鼠傷寒沙門氏菌則沒有響應(yīng)。電化學的檢測方法有利于便攜檢測儀器的開發(fā)。
10、納米金顆粒的比色法
先用納米金顆粒吸附鼠傷寒沙門氏菌或大腸埃希氏菌的適配體。當這些適配體捕獲靶標后,納米金顆粒會聚集沉淀,其溶液顏色由紅變紫,通過測定吸光度的變化,可對靶標細菌進行定量。納米金顆粒對非靶標的其他種屬的細菌如S. paratyphi A或金黃色葡萄球菌的吸附較少,故溶液顏色沒有變化。該方法的檢測特異性較好,但檢出限較高(105CFU/mL)。