综述：利用靶向细菌细胞壁的制剂检测和鉴定病原体

《Folia Microbiologica》：Detection and identification of pathogens using agents targeting the bacterial cell wall

这篇综述系统阐述了以细菌细胞壁为靶点的新型病原体检测技术，重点介绍了抗体、噬菌体、噬菌体受体结合蛋白（RBPs）、肽聚糖水解酶细胞壁结合域（CBDs）及功能化磁性纳米颗粒（MNPs）等制剂的应用。文章深入分析了革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性菌细胞壁的结构差异（如肽聚糖（PG）、脂多糖（LPS）、壁磷壁酸（WTA）等），并探讨了这些特异性靶点如何被用于快速（数分钟至数小时）、高灵敏度地检测和鉴别多种临床相关病原体（如MRSA、沙门氏菌等），为应对耐药菌挑战和开发低成本诊断工具提供了重要视角。

　　

引言

多重耐药病原菌的广泛出现对全球健康构成严重威胁，亟需开发更快速、精确且成本效益高的病原体检测技术。传统方法如基于培养的表型鉴定和分子技术（如PCR、质谱（MALDI-TOF））虽准确性高，但耗时长（需2-3天甚至数周）、需样本前处理和专业设备。本综述聚焦于以细菌细胞壁表面特性为靶点的检测策略，通过识别肽聚糖（PG）、磷壁酸、脂多糖（LPS）等成分，实现病原体的快速鉴别。

细菌细胞壁结构

细菌根据细胞壁结构可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）具有厚层肽聚糖（PG），其由N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰葡糖胺（NAG）交替形成的多糖链构成，并通过肽桥（如金黄色葡萄球菌中的五甘氨酸桥）交联。此外，其表面还修饰有壁磷壁酸（WTA）和脂磷壁酸（LTA）。革兰氏阴性菌（如大肠杆菌）则具有薄层PG和外膜，外膜富含LPS。分枝杆菌等特有菌株还拥有由阿拉伯半乳糖和霉菌酸构成的“霉菌膜”。这些结构差异为特异性检测提供了分子基础。

免疫学检测技术

免疫学方法依赖抗体与细胞表面抗原（如PG、LTA、LPS）的特异性结合。例如，乳胶凝集试验利用植物凝集素（如Concanavalin A）识别金黄色葡萄球菌的磷壁酸或链球菌的Lancefield抗原。酶联免疫吸附测定（ELISA）通过酶标抗体实现定量检测，已商业化用于食品中的沙门氏菌、李斯特菌等病原体。尽管灵敏度高，但抗体成本高、易受交叉反应影响。

噬菌体及其蛋白作为生物识别元件

全噬菌体颗粒（如M13、T7）可通过表面蛋白识别宿主菌，并已用于电化学阻抗生物传感器或表面增强拉曼光谱（SERS），对大肠杆菌、铜绿假单胞菌的检测限低至56 CFU/mL。为克服噬菌体体积大、易裂解宿主的缺点，其受体结合蛋白（RBPs）和细胞壁结合域（CBDs）被提取为更稳定的识别工具。例如，噬菌体P22的尾刺蛋白通过表面等离子共振（SPR）可特异性检测鼠伤寒沙门氏菌（灵敏度103 CFU/mL），且耐热、耐蛋白酶。

肽聚糖水解酶的细胞壁结合域

肽聚糖水解酶（PGHs）（如内溶素）的CBD结构域可高亲和力结合PG组分（如NAM、NAG、胆碱等）。将CBD与绿色荧光蛋白（GFP）融合后，能特异性标记单核细胞增生李斯特菌或耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），并通过荧光显微镜或侧流层析试纸条（LFA）实现快速检测（20分钟内检出限10? CFU/mL）。研究表明，溶葡萄球菌素的CBD通过识别PG交联桥（五甘氨酸）实现菌种特异性结合。

磁性纳米颗粒生物偶联物

磁性纳米颗粒（MNPs）的核心为氧化铁，外覆聚合物或金涂层，可通过功能化（如连接万古霉素、肽聚糖结合蛋白（PBP））捕获细菌。万古霉素修饰的MNPs能靶向革兰氏阳性菌的D-Ala-D-Ala末端，用于血液中病原体的富集和PCR检测。此类颗粒具超顺磁性，易分离，且部分偶联物（如Ceragenin-MNPs）兼具杀菌功能。

结论与展望

以噬菌体蛋白（RBPs、CBDs）和功能化MNPs为代表的检测制剂，凭借高特异性、稳定性及低成本优势，有望成为下一代病原体诊断工具的核心。通过蛋白质工程优化其结合性能，并整合LFA、生物传感器等平台，可进一步推动其在临床（如脓毒症诊断）和食品安全领域的应用，实现对鲍曼不动杆菌、炭疽芽孢杆菌等耐药菌的快速筛查。