高通量海绵棒样本处理方法开发：提升炭疽芽孢杆菌活孢子检测效率

为解决炭疽生物恐怖袭击中环境样本检测效率低下的问题，研究人员开发了可同步处理12个海绵棒样本的高通量方法。通过优化提取步骤（双次提取提升10%回收率）和震荡方式（轨道震荡优于往复震荡），实现了与传统Stomacher方法相当的孢子回收率（102 级60%、104 级75%），并能整合RV-PCR技术检测低至40个孢子/样本。该研究为大规模生物威胁事件响应提供了关键技术支撑。

　　

炭疽芽孢杆菌（Bacillus anthracis）作为生物恐怖袭击的典型病原体，其孢子可在环境中长期存活并导致致命性吸入性感染。2001年美国炭疽邮件事件中，即使使用抗生素治疗，死亡率仍高达45%。当前CDC验证的海绵棒采样方法（Stomacher处理）存在严重瓶颈——每次仅能处理1个样本，且需90mL缓冲液（后优化为45mL）。面对可能的大规模污染事件，这种低通量方法将导致样本积压，延误关键决策。

美国环境保护署（EPA）与劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究团队在《Journal of Microbiological Methods》发表研究，开发了革命性的高通量处理方法。该方法采用50mL离心管体系，通过双次提取（首次25mL+二次10mL缓冲液）和轨道震荡（400 RPM），实现了12样本同步处理。关键技术包括：比较不同震荡方式（轨道震荡/多管涡旋/往复震荡）的回收效率；采用B. anthracis Sterne 34F2孢子（10⁸
CFU/mL）进行方法验证；整合快速活力PCR（RV-PCR）检测限评估；与传统Stomacher方法进行平行对比实验（n=3）。

Effect of two extraction steps on spore recovery
研究发现二次提取使孢子总回收率从83±9%提升至93±3%，证实双次提取的必要性。轨道震荡的回收效率显著高于往复震荡（P<0.05）。

Method comparison with stomacher processing
在10²
和10⁴
孢子水平，高通量方法与Stomacher的回收率无统计学差异（均为60%和75%，P>0.05），但处理时间缩短80%。RV-PCR联用时可检测低至40孢子/样本，且不受PCR颗粒污染物干扰。

讨论与结论
该研究突破性地解决了生物防御领域的样本处理瓶颈问题。相较于传统方法，新方法节省75%缓冲液用量，设备成本降低90%（50mL离心管替代专用Stomacher），且便于与自动化平台整合。作者Vanessa L. Brisson等强调，该方法可扩展至其他病原体检测，为生物恐怖袭击后的快速环境评估提供标准化解决方案。值得注意的是，研究采用无pXO2毒力质粒的Sterne株系，在保证生物安全的同时确保了实验数据的可靠性。美国EPA通过跨部门合作协议（DW-089-92552401-01）资助的这项研究，标志着生物威胁应急响应技术的重要进步。