巨噬細(xì)胞：同時(shí)識(shí)別、富集、檢測(cè)致病菌的工具
發(fā)布時(shí)間：2024-09-20 瀏覽次數(shù)：245
平板培養(yǎng)被廣泛用于細(xì)菌鑒定，然而，這種方法的主要缺點(diǎn)在于分析時(shí)間長(zhǎng)，并且需要專門的培養(yǎng)條件，這限制了它的速度和可用性。使用核酸引物的核酸檢測(cè)具有極好的靈敏度，但這些檢測(cè)的工作流程復(fù)雜。生物傳感器的設(shè)計(jì)和部署需要篩選和優(yōu)化。同時(shí)，要提前了解目標(biāo)細(xì)菌的信息。當(dāng)病原體未知時(shí)，很難選擇合適的生物受體來捕獲和檢測(cè)細(xì)菌。
巨噬細(xì)胞為什么可以作為致病菌的識(shí)別的元件？
甘露糖受體（MR）是一種180 kDa的跨膜蛋白，能夠識(shí)別革蘭氏陽(yáng)性和革蘭氏陰性細(xì)菌、酵母菌和寄生蟲等傳染性病原體上的碳水化合物。當(dāng)免疫細(xì)胞受到細(xì)胞因子、病原體及其產(chǎn)物的刺激時(shí)，MR的上調(diào)可以顯著增強(qiáng)其抵抗感染的識(shí)別和吞噬能力。鑒于免疫細(xì)胞和病原體之間的強(qiáng)相關(guān)性，可以將巨噬細(xì)胞（M?s）設(shè)想為病原體分析的有用工具。
如何制備具有高效識(shí)別、富集、檢測(cè)能力的DNA-GM?s？
首先將M?s與超順磁性氧化鐵納米顆粒孵育，以獲得磁性細(xì)胞。同時(shí)使用細(xì)胞因子(如IL-4)誘導(dǎo)病原體結(jié)合受體的上調(diào)。然后通過直接滲透光引發(fā)劑和單體，以及隨后的紫外線照射，實(shí)現(xiàn)胞內(nèi)水凝膠化。最后，響應(yīng)特定細(xì)菌的DNA傳感元件(例如DNAzyme)可以很容易地修飾在凝膠細(xì)胞上，以便方便，快速和高靈敏度的熒光讀數(shù)。
GM?s對(duì)不同微生物的識(shí)別和捕獲能力
該研究以大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、副溶血性弧菌、腸炎沙門氏菌和白色念珠菌為模型病原體驗(yàn)證GM?s的識(shí)別和富集能力。結(jié)果顯示GM?s可以同時(shí)捕獲所有物種。
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)
（1）GM?s具有堅(jiān)固的凝膠內(nèi)核和完整的細(xì)胞膜，可耐受惡劣環(huán)境。
（2）可以利用磁性分離方便地將細(xì)菌吸附的GM?s從復(fù)雜的生物介質(zhì)中分離出來。
（3）GM?s可以高效地識(shí)別、捕獲和豐富廣譜細(xì)菌到其表面。
（4）GM?s可以用響應(yīng)性DNA元件(如DNAzyme)修飾，用于使用捕獲和檢測(cè)策略進(jìn)行特異性細(xì)菌的生物傳感以及細(xì)菌相關(guān)毒素的分析。
結(jié)論：GM?s不僅保留了捕獲和豐富廣譜微生物的識(shí)別能力，而且還可以用DNA傳感元件進(jìn)行修飾，以便在一次檢測(cè)中特異性報(bào)告多種類型的細(xì)菌。與傳統(tǒng)方法相比，性能有所提高。此研究在不涉及復(fù)雜遺傳操作的情況下實(shí)現(xiàn)了這一概念，允許其他細(xì)胞和DNA元件共同用作指導(dǎo)細(xì)胞檢測(cè)和臨床診斷的智能工具。
參考文獻(xiàn)：Gui Y, Zeng Y, Chen B, et al. A smart pathogen detector engineered from intracellular hydrogelation of DNA-decorated macrophages[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 2927.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~王崢崢。
