发布时间:2021-01-26 23:53 原文链接: 光谱能检测细菌吗?

  自从1673年列文虎克用他自己制造的显微镜观察到了被他称为“小动物animalcules”的微生物世界之后,生物学进入了微生物阶段。这些微小的动物具有如此惊人的多样性,无论是人体肠道,还是海底世界都充斥着它们的身影,但在此后有了DNA的跨时代发现,微生物就不再是研究的宠儿了,不过依然有不少科学家继续进行对其各种行为的研究。

  包括细菌在内的微生物研究常常需要追踪和分析这些生物的动态行为,时至今日这些技术已经得到了长足发展,出现了一些新的工具,如荧光蛋白报告基因,经典技术也获得了新生,如琼脂糖平板上细菌菌落复杂漩涡和螺旋形生长的定量分析等。同时在过去的二十年里,显微镜又卷土重来,通过一些小型,相对廉价的相机,以及日益复杂的图像分析工具帮助科学家们完成了许多分析研究。

  The Scientist杂志汇总了一些创新方法,以及经典方法的升级版。

  感染期少量细菌如何检测

  许多病原菌,比如结核杆菌在初始生长阶段生长的十分缓慢,因此要了解其如何感染宿主的并不容易。至今科学家们还不清楚结核分枝杆菌Mycobacterium tuberculosis在人体内的立足点在哪里,是肺泡?鼻咽?还是散布在全身的病原体?

  “如果能在体内追踪到这些病原体,就是这一领域的一大进步,”来自德州A&M健康科学中心的微生物病理学和免疫学教授Jeffrey Cirillo说。

  为了能找到样品中少量的结核杆菌的踪迹,Cirillo研究组研发了一种新技术,利用荧光报告基因来检测——结核杆菌会分泌一种名为BlaC的酶,据此研究人员设计出一种能与这种酶反应的分子,两者反应后会发出荧光。在此基础上制成的检测装置只需在其中加入痰液,若含有结核杆菌,检测装置就会发出荧光。如果自行检测者拿不准如何判断荧光,可用手机拍照后传给专业医生,无须亲自到医院就能获知检测结果。

  这种新型检测方法灵敏度很高,样本中只含少量的结核杆菌就能检测出来。与之相比,传统的利用显微镜观察样本中是否含结核杆菌的方法,在结核杆菌数量很少时常常判断困难。

  其实之前也有类似的技术,但所用分子不只对结核杆菌敏感,也会引起其他一些种类的细菌产生反应。而这一研究针对这一问题进行改进,所用分子只有遇到结核杆菌分泌的酶时才发出荧光。

  这一系统能检测到样品中少至10个细菌(Angew Chem Int Ed Engl, 53:9360-64, 2014),Cirillo 还在尝试研发另外的生物萤光分子(来自萤火虫)追踪活体动物中的感染的新系统。、

  这一报告系统是在其它研究发现的基础上研发出来的,Cirillo 研究组进行了一些改动,从Addgene 开放性数据中可以活动这种质粒的信息。

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