噬菌体诱导的染色体岛(PICI)作为捕获和检测细菌病原体的诊断平台

开发一个用户友好的诊断系统，基于PICI转导选择性富集细菌，允许大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的检测和顺序恢复。与传统的检测策略相比，该系统具有更高的转移速率和灵敏度，检测范围可达^{1050CFU·mL−1}。传统的检测策略通常依赖于核酸分子检测，无法区分死的和活的生物体，与此相反，这种方法通过表达PICI中编码的报告基因，仅能视觉感知活的病原体。该方法将诊断传感机制扩展到无细胞合成生物学策略之外，从而实现新的合成生物学/生物传感工具包.

研究背景

传统的细菌检测方法依赖于资源密集型的膜过滤、管发酵和生化试验等，这些方法在低资源环境下难以实施。因此，开发快速、低成本的诊断方法变得尤为重要。PICIs作为一种移动的遗传元素，能够利用噬菌体组件促进其移动和传播，近年来被重新设计为抗菌无人机，为生物技术应用提供了新的工具。

研究结果

实验中，研究者们通过将PICIs携带的抗生素抗性标记引入到受体细菌中，测量了PICIs DNA在受体细胞中的转移和整合，从而实现了对细菌的检测。检测限（LOD）的实验结果显示，该系统能够检测到大约50 CFU mL−1的细菌，相较于噬菌体，具有更高的转移率和灵敏度。

结论

这项研究的创新之处在于利用PICIs作为诊断工具，提供了一种新的合成生物学/生物传感工具包。与传统的噬菌体检测策略相比，PICIs能够在不引起细菌裂解的情况下感染宿主，并且能够在不同的生长阶段与宿主共存，这使得PICIs成为一种理想的检测工具。此外，该研究还展示了如何将这种检测技术应用于纸基微流体设备中，为现场快速诊断提供了新的可能性。通过进一步的优化和实验，基于PICIs的诊断平台有望在未来的细菌检测和疾病预防中发挥重要作用。

创新点：活细菌的可视化检测

与传统的基于核酸的分子放大方法不同，这种基于PICI的平台能够直接作为信号转导器，仅识别活病原体。通过在纸微流体分析设备中开发检测格式，研究者们展示了该技术在低资源环境下的应用潜力，这对于食品安全和环境监测等领域具有重要意义。

关键发现：PICIs的诊断应用

（1）本研究的关键发现在于将PICIs转化为一种诊断平台，通过PICI转导来检测活细菌，避免了传统核酸分子检测方法无法区分死活细菌的问题。

（2）开发了一种基于PICI的纸微流体分析设备（μPADs），该设备不仅能够作为培养皿，还能够作为诊断传感器，实现了细菌的现场快速检测。

参考来源：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202301643