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莱姆病（LB）诊断存在诸多问题，如基于两层血清学检测的方法在疾病早期敏感性低等。研究人员开展了利用交叉 SELEX 筛选针对伯氏疏螺旋体表面蛋白 CspZ 的 DNA 适配体的研究。结果获得多个与 CspZ 结合的适配体，部分能特异性识别伯氏疏螺旋体，该研究有望改进 LB 诊断方法。
莱姆病（Lyme borreliosis，LB），这个名字或许对很多人来说有些陌生，但它却是目前欧美地区最常见的虫媒传染病，每年有超过 70 万例患者深受其扰。LB 由伯氏疏螺旋体（Borrelia burgdorferi sensu lato，Bb sl）通过蜱虫叮咬传播，危害不容小觑。然而，当下 LB 的诊断手段却不尽人意。目前常用的基于两层血清学的间接诊断方法，在疾病早期的敏感性仅为 11 - 55%，容易出现大量假阴性结果；同时，还可能因与其他细菌、病毒的交叉反应产生假阳性，而且无法区分是当前感染还是既往感染，也难以评估患者对抗生素治疗的反应。这些问题严重影响了 LB 的早期准确诊断和有效治疗，因此，开发更精准、高效的诊断方法迫在眉睫。
在这样的背景下，法国技术大学（Université de Technologie de Compiègne）等机构的研究人员展开了一项重要研究。他们致力于筛选能特异性识别伯氏疏螺旋体相关蛋白的 DNA 适配体（aptamer），期望借此提升 LB 的诊断水平。该研究成果发表在《Communications Biology》杂志上。
为开展此项研究，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是交叉 SELEX（Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment）技术，这是一种体外筛选适配体的强大工具，能从众多核酸序列中筛选出与目标蛋白特异性结合的适配体。其次，利用下一代测序（Next-Generation Sequencing，NGS）技术对筛选过程进行监测，分析核酸序列的变化和富集情况。此外，还借助 Dot Blot、生物膜干涉技术（Biolayer Interferometry，BLI）、表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）等技术对筛选出的适配体进行亲和力和特异性的评估，通过流式细胞术和荧光显微镜观察适配体与细菌的结合情况。
研究结果如下：
- 适配体筛选与监测：研究人员使用两种重组 CspZ 蛋白（His-tagged 和 GST-fused CspZ）进行适配体筛选。在筛选过程中，通过监测 260nm 处洗脱单链 DNA（ssDNA）的吸光度、进行熔解曲线分析和 NGS 测序来评估筛选进展。熔解曲线分析发现，随着筛选轮次增加，寡核苷酸库的熔解温度（Tm）逐渐升高，多样性降低；NGS 测序结果显示，在第 5 轮筛选时，序列富集现象明显，出现了多个高冗余的序列簇。
- 适配体的生化与生物物理特性表征：经过筛选，确定了 13 个候选适配体进行深入研究。Dot Blot 分析表明，部分适配体与 CspZ 有不同强度的结合信号，其中 3、4、6、7、9 - 13 号适配体信号较强。BLI 和 SPR 实验进一步测定了这些适配体与 CspZ 的结合亲和力，解离常数（KD）范围从十几纳摩尔到微摩尔级别，表明部分适配体对 CspZ 具有较高亲和力。
- 适配体对伯氏疏螺旋体的识别能力：通过逆转录定量聚合酶链反应（Reverse Transcription-quantitative polymerase chain reaction，RT-qPCR）确定了 CspZ 基因在 Bb B31 菌株生长 8 天时表达量最高，适合进行后续结合实验。流式细胞术和荧光显微镜实验显示，Apta9 和 Apta10 这两个适配体能够特异性识别伯氏疏螺旋体，与细菌表面的 CspZ 蛋白结合，且结合能力与阳性对照抗体相当，而其他部分适配体则无法与细菌表面的 CspZ 蛋白结合。
- 适配体的结构分析：圆二色谱（Circular Dichroism，CD）光谱分析发现，Apta3、4、6、9、10 这 5 个适配体形成了平行的 G - 四链体（G4）结构，这可能与它们的高亲和力和特异性结合有关。
研究结论和讨论部分指出，本研究成功筛选出 13 个靶向 CspZ 蛋白的适配体，其中 7 个对 CspZ 具有较高亲和力。Apta9 和 Apta10 不仅能与可溶性重组 CspZ 蛋白结合，还能识别细菌表面天然构象的 CspZ 蛋白。尽管本研究的交叉 SELEX 仅使用了一轮细胞 SELEX，但已证明该方法的可行性。未来增加细胞 SELEX 轮次可能会进一步提高适配体的特异性。这些研究结果为开发针对 CspZ 的高亲和力和特异性诊断探针奠定了基础，也为其他细菌生物标志物的检测提供了新的思路和方法。适配体凭借其独特优势，有望成为传统诊断技术的有力补充，为 LB 及相关疾病的早期诊断和精准治疗带来新的希望，推动生命科学和健康医学领域在传染病诊断方面的发展。
