巨噬细胞：同时识别、富集、检测致病菌的工具
发布时间：2024-09-20 浏览次数：124
平板培养被广泛用于细菌鉴定，然而，这种方法的主要缺点在于分析时间长，并且需要专门的培养条件，这限制了它的速度和可用性。使用核酸引物的核酸检测具有极好的灵敏度，但这些检测的工作流程复杂。生物传感器的设计和部署需要筛选和优化。同时，要提前了解目标细菌的信息。当病原体未知时，很难选择合适的生物受体来捕获和检测细菌。
巨噬细胞为什么可以作为致病菌的识别的元件？
甘露糖受体（MR）是一种180 kDa的跨膜蛋白，能够识别革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、酵母菌和寄生虫等传染性病原体上的碳水化合物。当免疫细胞受到细胞因子、病原体及其产物的刺激时，MR的上调可以显着增强其抵抗感染的识别和吞噬能力。鉴于免疫细胞和病原体之间的强相关性，可以将巨噬细胞（Møs）设想为病原体分析的有用工具。
如何制备具有高效识别、富集、检测能力的DNA-GMøs？
首先将Møs与超顺磁性氧化铁纳米颗粒孵育，以获得磁性细胞。同时使用细胞因子(如IL-4)诱导病原体结合受体的上调。然后通过直接渗透光引发剂和单体，以及随后的紫外线照射，实现胞内水凝胶化。最后，响应特定细菌的DNA传感元件(例如DNAzyme)可以很容易地修饰在凝胶细胞上，以便方便，快速和高灵敏度的荧光读数。
GMøs对不同微生物的识别和捕获能力
该研究以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、副溶血性弧菌、肠炎沙门氏菌和白色念珠菌为模型病原体验证GMøs的识别和富集能力。结果显示GMøs可以同时捕获所有物种。
关键发现
（1）GMøs具有坚固的凝胶内核和完整的细胞膜，可耐受恶劣环境。
（2）可以利用磁性分离方便地将细菌吸附的GMøs从复杂的生物介质中分离出来。
（3）GMøs可以高效地识别、捕获和丰富广谱细菌到其表面。
（4）GMøs可以用响应性DNA元件(如DNAzyme)修饰，用于使用捕获和检测策略进行特异性细菌的生物传感以及细菌相关毒素的分析。
结论：GMøs不仅保留了捕获和丰富广谱微生物的识别能力，而且还可以用DNA传感元件进行修饰，以便在一次检测中特异性报告多种类型的细菌。与传统方法相比，性能有所提高。此研究在不涉及复杂遗传操作的情况下实现了这一概念，允许其他细胞和DNA元件共同用作指导细胞检测和临床诊断的智能工具。
参考文献：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.
来源：微生物安全与健康网，作者~王峥峥。
