基于新鉴定的空肠弯曲菌特异性和保守性基因组的CRISPR-Cas12b快速准确检测空肠弯曲菌

食源性病原体空肠弯曲杆菌已被公认为世界许多地区细菌性腹泻的主要病因，也可导致菌血症、败血症和格林-巴利综合征等疾病。食用受污染的家禽产品，如鸡肉，是空肠弯曲菌感染的主要原因。因此，检测家禽产品中的空肠弯曲菌污染对食品安全和公众健康至关重要。传统的基于细菌培养的方法可以根据分离的菌株来确认空肠弯曲菌污染的伪装，因此被公认为诊断空肠弯曲菌感染的“金标准”。然而，细菌分离过程耗时（至少需要2天），因此不适合现场快速病原体检测，而且由于难以提前区分空肠弯曲菌污染和未污染的样本，因此也是劳动密集型的。例如，从中国20多个省份收集的几年数据显示，生鸡肉中空肠弯曲菌的检测率为0.29-2.28%。因此，开发独立于培养的检测方法来快速识别空肠弯曲菌污染的样品是很重要的，这对病原体分离过程也有意义。

Cas12b（C2c1）是一种双RNA引导的DNA内切酶，在被单分子引导RNA（sgRNA）-靶复合物激活后显示出副切割活性。在这个过程中，Cas12b在单核苷酸水平上识别复合物，然后其周围的非靶单链DNA（ssDNA）被切割。基于这一特性，开发了基于CRISPR-Cas12b的核酸检测系统，这些系统在快速、灵敏和特异的病原体检测方面显示出强大的实用潜力。

随着可公开获取的细菌基因组序列数量迅速增加，通过比较基因组分析鉴定特定细菌群体的特异性和保守基因组特征是可行的。在这项研究中，我们鉴定了空肠弯曲菌特异性和保守的基因组特征，并开发了一个基于CRISPR-Cas12b的空肠弯曲菌检测系统，其中所鉴定的特征用于设计sgRNA。基于CRISPR-Cas12b开发的空肠弯曲杆菌检测系统基于提取的DNA样本、人工污染的鸡肉样本、零售鸡肉和从零售市场收集的相关环境样本，对空肠弯曲菌的检测显示出高灵敏度和特异性。该程序接受通过煮沸制备的粗DNA，不需要细菌分离或DNA纯化，样品应答时间为40分钟；因此，它是一种很有前途的空肠弯曲菌现场检测方法。

图1 检测方法开发原理图

参考文献：Huang, Y., Gu, D., Xue, H., Yu, J., Tang, Y., Huang, J., Zhang, Y., & Jiao, X. (2021). Rapid and Accurate Campylobacter jejuni Detection With CRISPR-Cas12b Based on Newly Identified Campylobacter jejuni-Specific and -Conserved Genomic Signatures. Frontiers in microbiology, 12, 649010.