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Nat Chem:开发出简单而又便宜的方法来检测肺结核菌

来源:生物谷 2012-09-04 09:15

2012年9月4日 讯 /生物谷BIOON/ --众所周知,肺结核病(tuberculosis, TB)是一种可怕的疾病,它缓慢地杀死很多病人,特别是生活在发展中国家的那些人。2010年,它每天估计杀死4千人,这特别令人吃惊,这是因为他们大多数如果能够及时地接受诊断和治疗,他们就可能存活下来。不幸的是,在世界上的很多区域,这是不可能实现的,因此在一项最新研究中,来自美国几所大学的研究人员合作开发出一种新的基于探针的测试方法来快速地和便宜地揭示病人患上肺结核病。这确实令人激动人心。利用这种新的探针,人们只利用一个简单的装有发光二极管(LED)和一些过滤器的盒子就能够检测肺结核病。相关研究结果刊登在Nature Chemistry期刊上。

这种探针是基于蛋白BlaC的,其中BlaC是由肺结核菌产生的,并且作用于β-内酰胺类化学物。在正常条件下,BlaC简单地将它们降解。在这种新的探针中,研究人员构建出一种经过修饰的β-内酰胺化学物,从而使得BlaC能够切割或剪切这种修饰物,而不是随意地降解它们。但是这只是一个开始,他们还插入一种荧光分子到这种探针之中,从而允许当这种修饰物被肺结核菌切割时,人们能够观察到荧光。这种检测方法是非常简单的,如果在唾液样品中能够观察到荧光分子(利用LED盒子和过滤器),那么必须在肺结核菌存在时才能实现。由此产生的微弱光线足够让人们在利用手机上的简单摄像机拍摄的图像中观察到。

直到现在,检测远程病人体内是否存在肺结核菌的唯一方法就是收集唾液样品,然后把样品送到一个有显微镜的地方,在那里,经过培训的临床医生寻找肺结核菌。不幸的是,这种方法不仅费时间,而且当只有少数细菌存在时,它也不是很准确。然而利用这种新的探针,测试时间能够降低到几分钟,并且准确度得到显著性地改善。

降低检测肺结核菌时所花费的时间,不仅有助于病人,也有助于这些病人周围的那些人,这是因为肺结核病是传染性的。一些人估计,一个感染上肺结核菌并且没有接受治疗的人,可能在一年之内导致10到15个人感染上新的肺结核病。(生物谷Bioon.com)

Rapid point-of-care detection of the tuberculosis pathogen using a BlaC-specific fluorogenic probe

Hexin Xie,1, 5 Joseph Mire,2, 5 Ying Kong,3, 5 MiHee Chang,3 Hany A. Hassounah,3 Chris N. Thornton,4 James C. Sacchettini,2 Jeffrey D. Cirillo3 & Jianghong Rao

Early diagnosis of tuberculosis can dramatically reduce both its transmission and the associated death rate. The extremely slow growth rate of the causative pathogen, Mycobacterium tuberculosis (Mtb), however, makes this challenging at the point of care, particularly in resource-limited settings. Here we report the use of BlaC (an enzyme naturally expressed/secreted by tubercle bacilli) as a marker and the design of BlaC-specific fluorogenic substrates as probes for Mtb detection. These probes showed an enhancement by 100–200 times in fluorescence emission on BlaC activation and a greater than 1,000-fold selectivity for BlaC over TEM-1 β-lactamase, an important factor in reducing false-positive diagnoses. Insight into the BlaC specificity was revealed by successful co-crystallization of the probe/enzyme mutant complex. A refined green fluorescent probe (CDG-OMe) enabled the successful detection of live pathogen in less than ten minutes, even in unprocessed human sputum. This system offers the opportunity for the rapid, accurate detection of very low numbers of Mtb for the clinical diagnosis of tuberculosis in sputum and other specimens.

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