基于SRCA-CRISPR/Cas12a的荧光传感器检测海产品中副溶血性弧菌研究

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副溶血性弧菌(Vibrio parahemolyticus)是一种广泛存在于各种海产品中的食源性致病菌。在我国沿海地区,副溶血性弧菌是发生细菌性食源性疾病的主要致病菌。近年来,由副溶血性弧菌引起的食物中毒事件逐年增长。食用受副溶血性弧菌污染的生的或未煮熟的海产品,可能会引起人类胃肠道疾病,严重时甚至会导致死亡。因此,开发一种快速且灵敏的副溶血性弧菌检测方法对于保障食品安全具有重要的现实意义。跨越式滚环等温扩增(Saltatory rolling circle amplification,SRCA)无需制备环状模板,在等温条件下仅需一对引物便可完成对线性DNA的扩增,是一种新型的核酸等温扩增技术。CRISPR/Cas12a系统可在向导CRISPR RNA(crRNA)引导下靶向结合双链 DNA(Double stranded DNA,dsDNA),产生对单链 DNA(Single strand DNA,ssDNA)的非特异切割活性,从而在核酸检测领域展现出广阔的应用前景。将CRISPR/Cas12a系统与核酸扩增技术联用,可提高检测的灵敏度和特异性。本研究基于SRCA反应与CRISPR/Cas12a系统,并结合荧光传感策略构建了一种检测副溶血性弧菌的荧光传感器。主要研究内容及研究结果如下:针对副溶血性弧菌的toxR基因筛选含有原间隔邻近基序(Protospacer-adjacent motif,PAM)的区域,根据该区域设计SRCA的反应引物,并根据扩增序列设计与靶标结合的crRNA。设计一端标记荧光基团(FAM),一端标记淬灭基团(BHQ1)的ssDNA探针作为荧光报告分子,构建基于SRCA反应与CRISPR/Cas12a系统的荧光传感器。本研究通过对SRCA反应条件和Cas12a切割反应的条件进行优化,确定了该传感器的最佳反应体系。结果如下:SRCA反应的最适温度为62℃,dNTPs的最适添加量为4 μL,Mg2+的最适添加浓度为20 mM,ssDNA探针的最适添加浓度为1.5μM,Cas12a与crRNA的最适浓度比为1:1,Cas12a切割反应的最适时间为15 min。使用所构建的荧光传感器对不同浓度的副溶血性弧菌基因组DNA进行检测,结果显示荧光信号变化与副溶血性弧菌基因组DNA的浓度对数在66.8 fg/μL~6.68 ng/μL浓度范围内呈现良好的线性关系,线性方程为y=2.6054x-0.3549(R2=0.9837),检出限为2.2 fg/μL。使用所构建的荧光传感器对不同稀释度的副溶血性弧菌纯菌液进行检测,结果显示荧光信号变化与副溶血性弧菌菌落数的对数在1.7×101~1.7×107 CFU/mL浓度范围内呈现良好的线性关系,线性方程为y=1.8472x+2.4738(R2=0.9866),检出限为4 CFU/mL。使用所构建的荧光传感器对副溶血性弧菌和非副溶血性弧菌进行检测,副溶血性弧菌显示阳性结果,非副溶血性弧菌为阴性结果,结果表明该荧光传感器的特异性良好。利用人工污染副溶血性弧菌的虾肉、牡蛎样本进行加标回收试验,结果可知人工污染样品的回收率在95.5~104.4%之间。利用国标(GB 4789.7-2013)方法以及所构建的荧光传感器对36份海产品样品进行检测,并将这两种方法进行比较。计算得出该传感器的相对敏感性为100.0%、相对特异性为95.2%、相对符合率为97.2%。因此,本研究基于SRCA反应和CRISPR/Cas12a系统建立了一种检测副溶血性弧菌的荧光传感器,该传感器具有灵敏度高、特异性强等优点,为副溶血性弧菌的快速定量检测提供了一种新策略,也为其他食源性致病菌的检测提供新思路,对保障食品安全具有重要的现实意义和参考价值。
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