纳米抗体精准捕获：OmpA靶向技术革新大肠杆菌快速诊断

《BIOspektrum》：Die Jagd nach dem perfekten Test: wie Nanobodies helfen, E. coli zu identifizieren

本研究针对多重耐药性大肠杆菌（Escherichia coli）鉴定难题，开发了基于纳米抗体（Nanobodies）的快速检测技术。研究团队通过筛选特异性靶向外膜蛋白OmpA的纳米抗体，实现了对90% E. coli变种的高灵敏度识别，并借助磁性标记技术实现细菌无损分离。该技术将诊断时间缩短数小时，为临床精准抗感染治疗及食品安全监测提供了新策略。

　　

引言：隐形杀手的进化挑战

大肠杆菌（Escherichia coli）作为常见的肠道共生菌，某些致病株却是尿路感染和败血症的主要元凶。随着抗生素滥用加剧，多重耐药菌株的涌现让临床诊断与治疗陷入困境。更棘手的是，E. coli家族拥有极高的遗传与表型多样性，其表面抗原的千变万化使得传统抗体难以精准区分致病菌与共生菌。这种“伪装能力”让开发广谱检测技术如同大海捞针。

技术突破：纳米抗体的“钥匙”革命

苏黎世大学Markus Seeger团队另辟蹊径，将目光投向体积仅传统抗体十分之一的纳米抗体（Nanobodies）。这类微型抗体可穿透细菌表面的脂多糖（LPS）屏障，精准锁定保守且特异的外膜蛋白靶点。研究以E. coli为模型，构建了针对外膜蛋白OmpA的两种纳米抗体，它们像定制钥匙般插入蛋白结构的特定区域，实现对细菌的高亲和力结合。

关键技术方法

团队通过噬菌体展示技术筛选特异性纳米抗体，并利用X射线晶体学解析其与OmpA的复合物结构（如图）。临床样本（含血液及环境标本）中的细菌直接经磁性纳米颗粒标记的纳米抗体捕获，通过荧光标记或磁分离系统实现无损检测，无需预培养步骤。

研究结果

1. 广谱识别能力验证

基于OmpA靶点的纳米抗体可覆盖90%的E. coli变异株，包括临床耐药菌株。结构分析显示，纳米抗体通过结合OmpA胞外loop3区域的关键残基，克服了抗原多样性带来的识别障碍。

2. 多场景应用潜力

标记荧光基团的纳米抗体可直接可视化定位样本中的细菌；连接磁性微球的纳米抗体则能从复杂样本（如血液）中高效分离活菌，避免杀菌操作对后续药敏分析的影响。

3. 诊断效率提升

直接检测技术将传统培养所需的数小时缩短至即时水平，为早期抗生素精准用药赢得关键窗口期。

结论与展望

该研究突破了传统抗体在细菌检测中的尺寸限制与穿透壁垒，纳米抗体技术不仅为临床败血症、尿路感染快速诊断提供新工具，更在One-Health框架下拓展至食品及环境病原体监测领域。通过遏制耐药菌传播链，这一“纳米钥匙”有望成为抗感染战线的革新利器。

论文发表于《BIOspektrum》2025年7月刊，结构解析数据参考Sorgerfrei M等人发表于Communications Biology（2025）的工作。