基于锌指蛋白的微生物快速检测技术的开发文献综述
2020-05-24 12:34:16
1前言
食源性致病菌快速检测技术的发展对于我国应对和控制食源性疾病的爆发至关重要。目前在基层监管执法中应用最为广泛的食源性致病菌快速检测技术主要包括以免疫学为基础的酶联免疫吸附技术和免疫磁珠分离技术;以及以分子生物学技术为基础的 PCR技术和环介导等温扩增等技术。虽然目前已经研发出了很多针对食源性致病菌的快检技术, 这些技术与传统检验技术相比, 具有灵敏度高、特异性强等特点外, 所需的检测时间短等优点。但是,迄今为止,食源性致病菌的快检技术依然面临很难突破的技术瓶颈。这主要是因为食品中食源性致病菌的含量极低,为了获得足够量的检测靶点, 不得不对样本进行增菌处理。通常增菌时间需要 4~24 h, 此过程拖慢了整个检测的速度, 以至于在基层执法或者大型活动的食品保障工作中,很难实现短时间内对食品中食源性致病菌的检测。目前有个别文献报道,针对一些食源性革兰氏阴性致病菌, 可以实现真正意义的快速检测,即无需对样品进行增菌处理,目标菌经磁珠富集后,可以直接进行菌体PCR扩增实验以实现对致病菌进行鉴定。 这些快检技术的发明,解决了革兰氏阴性致病菌的无扩增快检技术的理论难题。然而, 这些快检技术能否研发成功的关键在于能否制备出高效、特异的分离磁珠, 这一点目前仍是技术难点, 有待突破[1]。
2 免疫学检测技术
免疫学技术始于1896 年 Widal 利用伤寒病人血清与伤寒杆菌发生特异性的凝集现象成功诊断伤寒病[2]。其基本原理是抗体抗原反应, 即指抗原和相应抗体之间发生特
异性的结合。免疫学检测技术具有灵敏性高、特异性强、费用低、检测效率高、对人员要求较低且不需要大型仪器等特点,因此目前应用得最为广泛。但是免疫学检测技术也具有一定的局限性:例如当待测样品中含有目标物的竞争性物质时,很可能会出现假阳性的检测结果;免疫学检测对反应体系环境要求较高,错误的选用试剂会直接造成检测失败等。
2.1 2.1 酶联免疫吸附技术(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)
ELISA 技术是将抗原(或抗体)吸附于固相载体上并保持其免疫活性, 再加入酶标抗体在载体上进行免疫酶染色,底物显色后, 分析有色产物量以推算样品中待测物质的含
量。根据检测原理不同,可将 ELISA 检测方法分为间接法、竞争法和双抗体夹心法。Brigmon等[3]利用单克隆抗体构建了酶联免疫吸附法检测环境样品中肠炎沙门氏菌的含量,最低检出限为105 cfu/mL,并与其他31株沙门氏菌属无交叉反应。2004年, Hochel 等[4]建立了间接竞争ELISA法检测食品中控场弯曲菌, 检出限为50 cfu/UL。随着科技的不断发展,研究人员逐渐开始在ELISA的基础上用理想的荧光底物代替生色底物,从而提高检测分析的灵敏度和测量范围。Magliulo等[5]构建了多通路”三明治”夹心化学发光免疫法同时检测大肠杆菌、结肠炎耶尔森杆菌、鼠伤寒沙门氏菌和单增李斯特菌,检出限在104~105cfu/mL之间。Sinikka等[6]基于铕纳米材料标记建立了一种时间分辨荧光检测单增李斯特菌的方法,结果显示采用一步法反应,仅需 15 min 即可完成检测,灵敏度为300cfu/mL,采用两步法反应,检测时间为4h, 灵敏度可达到20cfu/mL。Qiu等[7]将免疫磁珠的磁分离富集效应与生物发光免疫分析法结合运用构建了一种检测金黄色葡萄球菌的方法,检测限小于10cfu/mL。目前,已经开发出以ELISA技术为基础的全自动免疫分析仪(mini-VIDAS),VIDAS将酶放大技术、固相分离技术和荧光检测技术三者有效的结合起来,使之成为荧光免疫分析中最为灵敏的方法。2000年Vaz-Velho等[8]利用VIDAS在24~48h内快速鉴定了沙门氏菌、大肠杆菌、 单核细胞增生李斯特菌和空肠弯曲菌等。虽然ELISA技术检测灵敏度高,检测范围广, 且已经开发出成熟的自动化检测设备,但其在食源性致病菌的检测上还有具有一定的局限性,这主要是因为细菌表面抗原比较多,同属细菌中既有致病菌也有非致病菌,且不同细菌之间或细菌与宿主之间可能存在共同抗原,这种情况会直接影响检测的准确性。