海绵棒样本高通量处理方法的评估及其在非芽孢类生物战剂检测中的应用

为解决生物恐怖事件后非芽孢类生物战剂（如Yersinia pestis和Francisella tularensis）的高效检测难题，研究人员开发了一种可同时处理20份海绵棒（SS）样本的高通量方法（HTM），并与传统搅拌器法对比。结果显示，HTM对Y. pestis的回收率达37–60%（102–103 cells/SS），且与RV-PCR联用可检测低至20 cells/SS的活菌，颗粒污染物（ATD）无干扰。该方法显著提升检测通量，为生物安全监测提供新工具。

　　

在生物恐怖袭击或生物泄漏事件中，快速准确地检测环境中的病原体是控制污染和保障公共安全的关键。当前，海绵棒（SS）采样结合传统搅拌器处理法虽能检测芽孢类生物战剂（如炭疽芽孢杆菌），但对非芽孢类病原体（如鼠疫耶尔森菌Yersinia pestis和土拉弗朗西斯菌Francisella tularensis）的检测效率低下，且通量有限。这些病原体在环境中的存活能力较弱，采样后的运输和存储条件（如4°C保存48小时）可能进一步降低检出率。此外，环境颗粒物（如亚利桑那试验粉尘ATD）的干扰问题尚未系统评估。因此，开发一种高通量、高灵敏度的检测方法迫在眉睫。

研究人员基于此前针对炭疽芽孢杆菌的高通量方法（HTM）进行优化，将其拓展至非芽孢类生物战剂的检测。研究通过对比HTM与传统搅拌器法的回收率，评估了Y. pestis和F. tularensis在不同接种量（10²–10³ cells/SS）和存储条件下的存活率，并整合快速存活PCR（Rapid Viability-PCR, RV-PCR）技术提升检测灵敏度。实验还模拟了实际环境中的颗粒污染（ATD），验证方法的抗干扰能力。

主要技术方法

1. 高通量样本处理（HTM）：可同时处理20份SS样本，显著提升通量；

2. 快速存活PCR（RV-PCR）：选择性检测活菌，灵敏度达20 cells/SS；

3. 中和缓冲液毒性测试：评估缓冲液对F. tularensis存活的影响；

4. 颗粒物干扰实验：添加ATD模拟复杂环境样本。

研究结果

1. 回收率对比：HTM对Y. pestis的回收率（37–60%）与传统方法无统计学差异（P?>?0.05），且ATD不影响检测；

2. 存储时间影响：F. tularensis在4°C存储48小时后回收率显著下降（P?

3. 灵敏度验证：HTM结合RV-PCR可检测低至20 cells/SS的Y. pestis活菌。

结论与意义

该研究证明HTM可高效检测非芽孢类生物战剂，尤其在应对大规模污染事件时，其高通量特性（20样本/批次）能显著缩短检测周期。RV-PCR的引入进一步提升了活菌检测的灵敏度和特异性，而ATD抗干扰结果证实了方法的实用性。尽管F. tularensis的存储稳定性需进一步优化（如更换缓冲液），但该方法为生物安全监测提供了可靠的技术支持，相关成果发表于《Journal of Microbiological Methods》。