噬菌体蛋白驱动平台实现血流细菌病原体的快速精准诊断

这篇研究开发了一种基于噬菌体受体结合蛋白(RBPs)和细胞壁结合域(CBDs)的集成诊断平台，通过磁性纳米珠捕获和mCherry荧光标记技术，可在40分钟内从血液样本中快速检测肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)，检测灵敏度达102-106 CFU/mL，为临床血流感染诊断提供了新方案。

　　

Highlight

本研究展示了一个利用噬菌体衍生蛋白（RBPs和CBDs）的快速集成诊断平台，通过磁性纳米珠选择性捕获、荧光标记并结合流式细胞术鉴定血流病原体。该方法在细菌分离和检测方面拓展了先前关于噬菌体结合蛋白应用的研究。

Section snippets

细菌特异性识别蛋白的生物合成

本研究采用GFP融合的RBPs和CBDs作为识别分子从测试样本中分离特定细菌病原体，同时使用mCherry融合的RBPs和CBDs作为荧光探针通过流式细胞术检测病原体。为确保对目标菌种的广泛菌株识别能力，我们生物合成了来自肺炎克雷伯菌噬菌体KpnM6E1的RBP（RBP_gp153），以及来自金黄色葡萄球菌噬菌体φ11（CBD_phi11）和肺炎链球菌噬菌体Dp-1（CBD_pal）的CBDs。

Discussion

我们的研究建立了一个快速集成的诊断平台，利用噬菌体衍生蛋白——RBPs和CBDs——通过磁性纳米珠和流式细胞术选择性捕获、荧光标记并鉴定血流病原体。Kretzer等人的早期研究就曾使用噬菌体衍生蛋白偶联磁珠进行细菌分离检测，我们的工作在此基础上进行了重要拓展。该平台展现出约80%的捕获效率（细菌载量≤10⁶ CFU/mL时），分析灵敏度覆盖10²-10⁶ CFU/mL的临床相关血流感染水平。最重要的是，该方法能在约40分钟内直接从肺炎感染小鼠血液中准确鉴定病原体，无需培养步骤。通过将磁分离、种属特异性荧光标记和流式细胞定量整合为单一流程化检测，该方法充分发挥了噬菌体蛋白的强大结合特性和稳定性优势。

Reagents

本研究使用的主要试剂包括：2×Taq Master Mix（货号P111）、无缝克隆试剂盒（货号CU201-03）、2×TransStart FastPfu PCR SuperMix（货号AS221-02）、LB培养基（货号HB0128）、Todd Hewitt肉汤（货号MO738B）等。