有這樣一種“超級(jí)細(xì)菌”，它可能潛藏在醫(yī)院、學(xué)校、軍營(yíng)等人類密集場(chǎng)所，也可能含于肉類、奶制品等食物，對(duì)人類健康構(gòu)成威脅，但常用抗生素卻對(duì)它“無(wú)可奈何”。這種“超級(jí)細(xì)菌”就是——耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）。

MRSA細(xì)菌的形態(tài)示意圖

（圖片來(lái)源：Biology網(wǎng)）

世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，MRSA每年致使全球超12萬(wàn)人死亡，院內(nèi)感染死亡率達(dá)20%-30%，社區(qū)感染死亡率約5%-10%。因此，MRSA的快速檢測(cè)尤為關(guān)鍵，能夠第一時(shí)間鎖定傳染源，為隔離治療、環(huán)境消殺爭(zhēng)取黃金時(shí)間，有效阻斷傳播鏈，極大降低感染擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。

近期，中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所的宋一之團(tuán)隊(duì)在MRSA檢測(cè)技術(shù)上取得重要突破，為防控MRSA、守護(hù)公眾健康筑起一道重要防線。

僅靠表面接觸即可傳播“超級(jí)細(xì)菌”

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）是一種對(duì)多種抗生素（尤其是β-內(nèi)酰胺類抗生素，如甲氧西林、青霉素、頭孢菌素等）具有耐藥性的金黃色葡萄球菌。因其具備多重耐藥特性與強(qiáng)致病性，已被世界衛(wèi)生組織（WHO）列為重點(diǎn)關(guān)注的“超級(jí)細(xì)菌”之一。

MRSA主要通過(guò)皮膚接觸、共用物品及接觸污染表面?zhèn)鞑?，易在醫(yī)院引發(fā)院內(nèi)感染，在學(xué)校、軍營(yíng)等密集場(chǎng)所導(dǎo)致社區(qū)感染暴發(fā)。其易感人群包括免疫力低下者（如HIV患者、化療患者）、慢性病患者、接受侵入性治療的住院病人，以及運(yùn)動(dòng)員、軍人等密切接觸群體。

在食品安全方面，MRSA也不容忽視。它可能污染各類食物，如肉類、奶制品等。人們?nèi)羰秤帽籑RSA污染的食品，細(xì)菌在腸道內(nèi)定殖，可能引發(fā)食物中毒癥狀，如嘔吐、腹瀉、發(fā)熱等，對(duì)公眾健康構(gòu)成潛在威脅。

傳統(tǒng)檢測(cè)手段繁瑣而又昂貴

傳統(tǒng)檢測(cè)MRSA方法中，培養(yǎng)法需48-72小時(shí)培養(yǎng)菌落，耗時(shí)長(zhǎng)且易錯(cuò)過(guò)最佳治療期；藥敏試驗(yàn)依賴培養(yǎng)結(jié)果，無(wú)法快速給出耐藥性判斷；分子生物學(xué)方法如PCR等，雖特異性強(qiáng)，但設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜且需專業(yè)人員；乳膠凝集試驗(yàn)10-15分鐘可出結(jié)果，卻因靈敏度低，對(duì)低載量菌液易漏檢，且易受雜菌干擾出現(xiàn)假陰性。這些方法或耗時(shí)、或成本高、或準(zhǔn)確性不足，難以滿足臨床快速診斷需求。

因此，開(kāi)發(fā)一種更簡(jiǎn)便、特異性強(qiáng)且成本較低的MRSA檢測(cè)方法十分迫切，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)早發(fā)現(xiàn)、早診斷，并進(jìn)一步展開(kāi)針對(duì)性的規(guī)范化治療，及時(shí)控制MRSA引發(fā)的細(xì)菌感染。

借助分子診斷技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)MRSA的直接檢測(cè)！

CRISPR-Cas12a技術(shù)是一種新興的分子診斷技術(shù)。當(dāng)目標(biāo)DNA存在時(shí)，Cas12a蛋白會(huì)降解單鏈DNA報(bào)告分子，產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)變化。CRISPR-Cas12a技術(shù)憑借其極高的特異性，在分子診斷領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。

然而，目前基于CRISPR-Cas12a技術(shù)的MRSA等病原菌檢測(cè)方法仍存在一定局限——需要先提取病原菌的基因組DNA，再對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。這種操作流程不僅步驟繁瑣，而且過(guò)程中容易產(chǎn)生氣溶膠污染，進(jìn)而影響檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

對(duì)此，我們團(tuán)隊(duì)（中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所宋一之團(tuán)隊(duì)）創(chuàng)新性地提出一種整合方案：將病原菌的裂解步驟直接整合至RPA-CRISPR一步法反應(yīng)體系內(nèi)，實(shí)現(xiàn)在同一反應(yīng)體系內(nèi)同步完成病原菌的裂解和檢測(cè)。

但是，常用的革蘭氏陽(yáng)性菌裂解酶—溶菌酶在RPA-CRISPR一步法反應(yīng)體系內(nèi)裂解活性大大降低。我們利用了一種源自噬菌體的金黃色葡萄球菌特異性的裂解酶—葡萄球菌裂解酶（ClyH），發(fā)現(xiàn)其可以在RPA-CRISPR一步法反應(yīng)體系內(nèi)保持對(duì)MRSA的高裂解活性（參考文獻(xiàn)[1]），從而開(kāi)發(fā)了細(xì)菌裂解、核酸RPA擴(kuò)增和CRISPR-Cas12a特異性檢測(cè)一體化反應(yīng)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)MRSA的直接檢測(cè)。

不同裂解酶在不同緩沖體系內(nèi)對(duì)MRSA的裂解效果

（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

為了讓檢測(cè)結(jié)果裸眼可見(jiàn)，我們提出了新的思路

我們開(kāi)發(fā)的MRSA直接檢測(cè)方法依靠輸出的熒光信號(hào)將結(jié)果可視化，這需要專業(yè)的熒光檢測(cè)儀器，給實(shí)際檢測(cè)帶來(lái)了不便，降低了其在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。而免疫層析試紙條攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)結(jié)果裸眼可視，不需要任何設(shè)備，因此在核酸檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前已有一些商業(yè)化的CRISPR試紙條產(chǎn)品，我們首先想到的就是利用這種試紙條對(duì)我們的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。然而，由于我們是直接檢測(cè)牛奶等復(fù)雜樣品中的MRSA，其中的蛋白質(zhì)等成分嚴(yán)重干擾了商業(yè)化CRISPR試紙條對(duì)檢測(cè)結(jié)果的可視化呈現(xiàn)。

為了克服這一問(wèn)題，我們制備了基于膠體金標(biāo)記親和素（SA-AuNP）的側(cè)向?qū)游鲈嚰垪l。在我們的方法中，先將CRISPR反應(yīng)產(chǎn)物加到上樣區(qū)，再加SA-AuNP復(fù)合物，就能避免復(fù)雜樣品對(duì)膠體金的影響。該試紙條對(duì)牛奶等復(fù)雜樣品的耐受性比較好，可以對(duì)MRSA的直接檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

不同CRISPR試紙條對(duì)不同樣品的檢測(cè)結(jié)果

（圖片來(lái)源：研究團(tuán)隊(duì)提供）

新的檢測(cè)方法更加便捷高效，正待逐步試點(diǎn)推廣

我們將細(xì)菌裂解、核酸等溫?cái)U(kuò)增、CRISPR/Cas12a檢測(cè)、試紙條信號(hào)輸出相結(jié)合，建立了便捷的檢測(cè)方法—RPA-Cas12a-LFS檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1. 免提核酸：創(chuàng)立細(xì)菌裂解、核酸RPA擴(kuò)增和CRISPR特異性檢測(cè)一體化反應(yīng)體系，省去傳統(tǒng)核酸提取步驟，杜絕氣溶膠污染風(fēng)險(xiǎn)；
2. 裸眼判讀：搭載膠體金側(cè)向流層析試紙條（SA-AuNP LFS），檢測(cè)結(jié)果可通過(guò)試紙條顯色直接判定，無(wú)需專業(yè)設(shè)備；
3. 極速高敏：全部反應(yīng)在37℃環(huán)境中進(jìn)行，可在50分鐘內(nèi)檢測(cè)出奶制品、果汁等樣品中低至10 CFU/mL（每毫升樣本所含菌落數(shù)量）的MRSA。靈敏性達(dá)到93.75%，特異性達(dá)到100%。

RPA-Cas12a-LFS方法可檢測(cè)牛奶、羊奶、豆奶、椰奶和桃汁等飲品中的MRSA

（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

這一研究成果可應(yīng)用于乳制品和飲品等食品的病原菌篩查、臨床樣本的快速診斷以及養(yǎng)老院、學(xué)?；蚣彝サ淖灾鳈z測(cè)。

團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)配套便攜式試劑盒，計(jì)劃在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)、乳品企業(yè)生產(chǎn)線及海關(guān)檢疫場(chǎng)景開(kāi)展試點(diǎn)。這一技術(shù)的成功試點(diǎn)與推廣將通過(guò)縮短確診時(shí)間為危重癥患者搶占治療先機(jī)，更能以早期精準(zhǔn)篩查阻斷耐藥菌院內(nèi)傳播鏈，對(duì)遏制抗生素濫用、構(gòu)建耐藥菌防控屏障具有不可替代的公共衛(wèi)生戰(zhàn)略意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]Sun, Y., Zhang, L., Wu, H., Chen, H., Hu, H., Zhang, C., Li, X., Li, Y., Wang, Y., Luo, L., & Song, Y. (2025). Direct visual detection for methicillin-resistant Staphylococcus aureus in milk based on the RPA-Cas12a-LFS method. Food Control, 173, 111209.

出品：科普中國(guó)

作者：宋一之，孫義祥（中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所）

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽