生物传感器在食源性致病菌检测中应用的研究进展

食源性致病菌作为引起食源性疾病的主要因素,受到人们的高度重视,发展简便、快速、高灵敏度和低成本的食源性致病菌检测方法对降低食源性疾病发病率具有重要意义。生物传感器技术是一种由多学科交叉渗透发展形成的全新微量分析技术,具有灵敏度高、分析速度快等特点,被广泛应用于食源性致病菌的检测。文中介绍了生物传感器的基本原理,综述了常见的生物传感器在食源性致病菌检测中的应用,并对其发展趋势进行了展望。     

食源性致病菌激活NLRP3炎症小体及食源性功能物质的抑制机理研究进展

食源性致病菌感染是引起食源性疾病的首要因素,严重影响人类健康。炎症小体通过识别受体感知入侵宿主的危险信号进而组装形成多聚蛋白复合物,从而诱导炎症反应,是先天免疫系统中识别食源性病原菌感染和清除病原体的重要防线。NLRP3炎症小体是位于胞内的炎症反应平台,可以感知多种病原微生物的侵袭,在先天性免疫反应中起着至关重要的作用。食源性致病菌感染常引起NLRP3炎症小体的异常激活,介导多种炎症性疾病的发生和发展,因此,许多抗炎研究中常常以NLRP3炎症小体作为靶点。本文总结了食源性致病菌及其代谢产物激活NLRP3炎症小体的分子机制,以及天然产物和膳食功能物质抑制NLRP3炎症小体激活的机理,为治疗炎症性疾病、开发缓解致病菌诱导的炎症反应的功能化合物提供新的思路。     

Prediction of melting temperatures in fluorescence in situ hybridization (FISH) procedures using thermodynamic models

The thermodynamics and kinetics of DNA hybridization, i.e. the process of self-assembly of one, two or more complementary nucleic acid strands, has been studied for many years. The appearance of the nearest-neighbor model led to several theoretical and experimental papers on DNA thermodynamics that provide reasonably accurate thermodynamic information on nucleic acid duplexes and allow estimation of the melting temperature. Because there are no thermodynamic models specifically developed to predict the hybridization temperature of a probe used in a fluorescence in situ hybridization (FISH) procedure, the melting temperature is used as a reference, together with corrections for certain compounds that are used during FISH. However, the quantitative relation between melting and experimental FISH temperatures is poorly described. In this review, various models used to predict the melting temperature for rRNA targets, for DNA oligonucleotides and for nucleic acid mimics (chemically modified oligonucleotides), will be addressed in detail, together with a critical assessment of how this information should be used in FISH.     

功能核酸用于致病菌检测的研究进展

由食源性致病菌引发的疾病对人类健康构成巨大威胁。虽然一些致病菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和沙门氏菌等在诊断和预防方面已经取得了重大进展,但开发快速、高效、低成本的检测方法仍然是一项挑战。功能核酸（functional nucleic acids,FNAs）是一类功能超出核酸常规遗传作用的核酸,主要包括天然的核酶（RNAzymes）、核糖开关（riboswitches）以及体外通过指数富集配体系统进化技术（systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX）筛选的适配体（aptamers）、核酶（RNAzymes）和脱氧核酶（DNAzymes）。适配体和脱氧核酶因具有较高的稳定性、特异性和可设计性,使其成为病原微生物识别的理想工具,近年来在生物传感和医学诊断领域备受关注。综述了功能核酸的筛选原理和流程、适配体及具有RNA裂解活性的脱氧核酶（RNA cleavage deoxyribozymes,RCDs）在致病菌检测中的应用进展和面临的挑战,并对其未来的发展前景进行了展望。     

Oligozymes

The simple use of nonisotopic hybridization probes to detect complementary sequences provides valuable information in a large number of research and commercial applications. In hybridization assays, the four ‘S’s (speed, simplicity, sensitivity, and specificity) are important criteria for determining the choice of probe and label. The direct chemical combination of synthetic oligonucleotide probes and enzyme labels offer advantages unmatched by other approaches, with the oligonucleotide providing rapid hybridization and high specificity, and the direct enzyme label providing simple and sensitive detection. Such oligonucleotide-enzyme conjugates (“oligozymes”) can be used in a variety of hybridization and detection formats, including dot blots, Southern/northern blots,in situ, and solution hybridization/capture schemes. The practical synthesis and use of such oligozymes are summarized.     

Mg2+功能核酸生物传感器检测技术的研究进展

Mg²⁺是人体内重要的二价金属阳离子之一,在催化细胞核酸的相关反应中具有重要的作用。在人体体内Mg²⁺的缺失或过量会对人的健康带来危害。同时,Mg²⁺在自然环境中也有多种作用。因此Mg²⁺的检测受到了人们的重视。其中Mg²⁺的仪器检测技术已经发展成熟,但也存在着一些弊端。而近些年,人们发现了功能核酸具有序列易修饰、特异性高、稳定性高、成本低,以及和生物传感器联用可实现现场快速检测等优势,功能核酸也逐渐引起广泛关注。现阶段,针对Mg²⁺已建立多种特异性功能核酸生物传感器,实现了对多种生物标志物进行检测。与新型纳米材料的结合更加提高了检测极限以及检测的广谱性。首先介绍了Mg²⁺功能核酸的作用方式和规律、体外筛选方法和结构性质,并对Mg²⁺特异性功能核酸传感器的组建原理以及应用进行了综述;其次根据Mg²⁺功能核酸传感器中信号放大的方式以及与不同纳米材料结合进行了分类,包括变温传感器、恒温传感器、金纳米传感器、碳纳米传感器等。主要内容涉及传感器的具体传感原理、适用领域、灵敏性以及检测限的比较;最后对Mg²⁺功能核酸在食品和生物医学方面的应用进行了归纳,并对存在的不足以及未来应用进行了展望,旨在为今后研发更便携、更灵敏、更准确的生物传感器奠定理论基础。     

无胶筛分毛细管电泳中核酸的迁移行为及分离的研究

无胶筛分毛细管电泳分析小于1kb的核酸,其迁移率与碱基数的对数成线性关系,长度大于1kb核酸的迁移率不是仅由其分子大小决定。据此可推测小于1kb核酸片段的大小。采用不更换聚合物法分析核酸,迁移时间的变异系数小于1.3％,适于大量样本的快速测定。考虑温度对核酸迁移行为的影响时,观察到22℃时,柱效最高。电进样与压力进样相比,分析大于300bp核酸的柱效提高,但不适于定量分析。     

抗体技术在食源性致病菌快速检测中的研究进展

食源性致病菌是导致食品安全问题的重要因素之一,对国民健康造成严重危害,实现对食源性致病菌的快速检测是目前防治食源性疾病的关键策略。抗体具有高特异性、高灵敏度的优势,是食源性致病菌关键特异性识别元件的首选。本文介绍了不同种类的抗体及其特点,以及不同抗体技术在食源性致病菌快速检测中的应用,并提出抗体技术与其他食源性致病菌检测方法的联用可以有效提升检测效果;最后,对目前的研究现状与潜在问题进行了分析与总结,为食源性致病菌快速检测技术的发展提供了理论依据与实践思路。     

功能核酸概念的内涵与外延

对功能核酸概念的分析需要建立在对功能核酸研究的基础上,从内涵和外延两个方面来进行探析。从内涵来看,它是对具有特殊结构、执行特定生物功能的核酸分子的统称;从外延来看,它包括适体、核酸核酶、核糖开关、发光核酸、修饰核酸、功能核酸裁剪、核酸自组装、功能核酸纳米材料、核酸纳米酶、核酸药物、核酸补充剂以及DNA存储技术等。目前功能核酸已成功地应用于生物传感、生物成像、生物医学等诸多领域。对功能核酸这一概念进行了探讨,并尝试对其范畴、特点进行归纳总结,以期梳理和完善功能核酸的基本概念,促进该领域的进一步发展。