近年来，食源性致病菌快速检测一直是食品安全与公共卫生领域的关键挑战。近日，来自华中农业大学国家农业微生物学重点实验室的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表研究成果，提出一种基于PfAgo-DNAzyme级联反应的新型生物传感体系，可实现对鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）的快速、灵敏检测，并且无需DNA提取、无需核酸扩增或细菌培养。研究表明，该方法可在短时间内实现高灵敏检测，最低检测限（LOD）达到 2.0×10¹ CFU/mL，相比传统DNAzyme检测方法灵敏度提升最高约160倍，为食品安全检测、环境监测及临床诊断提供了新的技术路径。

食品安全检测难题：传统方法慢且复杂

沙门氏菌是全球范围内最常见的食源性病原菌之一，其中鼠伤寒沙门氏菌是导致食物中毒的重要病原体。快速、准确的检测对于疫情预防和食品安全监管至关重要。

然而，目前主流检测方法仍存在明显局限：微生物培养法：准确但耗时长，通常需要1–3天。PCR检测：灵敏度高，但需要昂贵仪器和专业操作。免疫检测：操作简便，但特异性和灵敏度受限。此外，质谱、表面增强拉曼光谱等新技术虽然灵敏，但设备昂贵且样品处理复杂，难以用于现场检测。因此，开发快速、低成本且无需复杂样品处理的检测技术成为研究热点。

Argonaute与DNAzyme结合，构建级联信号放大系统

在这项研究中，科研人员将两种前沿核酸工具结合：Argonaute蛋白（PfAgo），PfAgo来源于嗜热古菌 Pyrococcus furiosus，是一种可编程DNA引导核酸酶。与CRISPR系统不同，它：不依赖PAM序列、可进行多重检测、具有信号放大能力。因此在核酸检测领域具有广阔应用前景。DNAzyme功能核酸，DNAzyme是一类具有催化活性的DNA分子，可以在特定生物标志物存在时发生切割反应，从而产生信号。在沙门氏菌中，一种关键酶 RNase H2 可以识别并切割DNAzyme中的RNA位点，这一特性被研究团队用作检测信号触发机制。

研究人员将两者结合，构建了一个 DNAzyme识别 + PfAgo信号放大 的级联检测系统。

图1 PfAgo-DNA酶级联反应系统的原理^[1]

两种检测策略：灵敏度显著提升

研究团队设计了两种检测策略。策略一：信号下降型检测。完整DNAzyme可以作为PfAgo的引导DNA触发荧光信号。当样品中存在沙门氏菌时：RNase H2切割DNAzyme，PfAgo无法被有效激活，荧光信号降低，检测结果与细菌浓度呈负相关关系。该方法检测限达到：4.5 × 10¹ CFU/mL。策略二：信号增强型检测（更高灵敏度）。在第二种策略中：DNAzyme被沙门氏菌RNase H2切割，产生新的5′磷酸DNA片段，该片段作为PfAgo引导DNA，触发荧光探针切割并产生信号。因此，荧光强度与细菌浓度呈正相关关系。最终检测性能：检测限（LOD）：2.0 × 10¹ CFU/mL、检测范围：3.2 × 10¹ – 8.0 × 10⁴ CFU/mL、灵敏度提升：最高160倍（相比传统DNAzyme检测）。

实际样品验证：牛肉、牛奶、鸡蛋均可检测

为了评估实际应用能力，研究团队在食品样品中进行了验证，包括：牛肉、牛奶、鸡蛋。通过标准加入实验，检测回收率达到：97.9% – 103%，表明该方法在复杂食品样品中仍具有良好的准确性和稳定性。

技术优势：快速、低成本、无需PCR

与传统检测方法相比，这一技术具有多项优势：无需DNA提取或PCR扩增，减少实验步骤和仪器依赖；检测灵敏度高，可检测低至几十CFU/mL的细菌浓度；成本低，单次检测成本约 0.21美元；检测速度快，整体反应时间约1小时以内。这些特点使该方法特别适用于：食品安全快速筛查、环境监测、临床病原菌检测、现场即时检测（POCT）。

未来展望：或可实现单细胞级检测

研究团队指出，通过进一步优化PfAgo活性，例如利用定向进化技术改造酶性能，该检测体系的灵敏度未来有望提升至：1 CFU/mL水平。

此外，如果结合特异性适配体或抗原识别模块，该技术还有潜力实现沙门氏菌不同血清型的精准识别。

结语

随着食品安全和公共卫生需求的不断提升，快速、精准的病原检测技术正成为全球科研热点。此次提出的 PfAgo-DNAzyme级联检测体系不仅展示了Argonaute蛋白在生物检测中的巨大潜力，也为无扩增核酸检测技术的发展提供了新的思路。未来，这类技术有望在食品安全监控、疾病防控以及现场诊断中发挥更重要的作用。

参考文献

[1] Zheng B J, Qin Y Q, Chai Y Y, et al. PfAgo-DNAzyme cascade amplification improves Salmonella typhimurium detection[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2025, 289: 117895.