在這項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)提出了一種嗜常溫CbAgo輔助的數(shù)字化核酸檢測(cè)平臺(tái)（d-MAGIC），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三種食源性致病菌的數(shù)字化多重核酸檢測(cè)（如下圖）。作者通過(guò)使用磁珠來(lái)構(gòu)建磁珠-酪胺-鏈霉親和素復(fù)合物（MBs-TA-SA）作為數(shù)字化熒光編碼載體，當(dāng)有靶標(biāo)DNA存在的情況下，能夠激活CbAgo的兩步切割反應(yīng)使得猝滅的熒光探針被切割而恢復(fù)熒光，MBs-TA-SA復(fù)合物能夠結(jié)合被生物素修飾的熒光基團(tuán)從而使自身攜帶上熒光作為信號(hào)的讀取載體。通過(guò)對(duì)所捕獲圖像中磁珠的不同熒光編碼狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)菌的數(shù)字化讀出。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)為了精準(zhǔn)地對(duì)磁珠狀態(tài)進(jìn)行解碼，還開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為“Panda”的AI算法平臺(tái)。該平臺(tái)準(zhǔn)確地對(duì)磁珠進(jìn)行分類(lèi)、評(píng)分和計(jì)數(shù)，保證了本平臺(tái)數(shù)據(jù)讀出的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
該可編程檢測(cè)平臺(tái)的研發(fā)是常溫條件下對(duì)單一和多重食源性致病菌數(shù)字化檢測(cè)研究的重大進(jìn)步，它在無(wú)擴(kuò)增情況下對(duì)10 CFU ml?1菌DNA顯示出高靈敏度。該平臺(tái)具有幾點(diǎn)關(guān)鍵創(chuàng)新：（1）通過(guò)將具有可編程核酸切割能力的CbAgo與磁珠和人工智能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三種食源性致病菌的同時(shí)數(shù)字化、免擴(kuò)增和超靈敏檢測(cè)。（2）微米磁珠作為數(shù)字化和編碼載體簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)數(shù)字化流程（液滴數(shù)字化PCR），并由于其超順磁性而具有極強(qiáng)的抗干擾性。（3）該平臺(tái)開(kāi)發(fā)基于人工智能的圖像識(shí)別在優(yōu)化檢測(cè)系統(tǒng)中具有關(guān)鍵作用。通過(guò)創(chuàng)建曲線識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)了高效的解碼和定量信號(hào)分析。（4）均一的磁珠與原位酪胺信號(hào)放大系統(tǒng)的整合提供了大量的結(jié)合位點(diǎn)，使得熒光信號(hào)更容易富集在其表面實(shí)現(xiàn)信號(hào)監(jiān)測(cè)，從而大大減少了對(duì)傳統(tǒng)DNA擴(kuò)增技術(shù)的依賴。
該平臺(tái)具有擴(kuò)展到臨床核酸檢測(cè)潛在價(jià)值，也具有與便攜式設(shè)備結(jié)合開(kāi)發(fā)即時(shí)檢測(cè)設(shè)備潛力，有望服務(wù)于有關(guān)人民生命健康的相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士研究生王治潘與碩士研究生程芯瑞（現(xiàn)上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士研究生）為該論文共同第一作者，陳翊平教授為論文通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃等的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s43016-024-01082-y
