53分钟完成检测!中国团队开发超灵敏肺炎支原体快速检测技术,耐药突变也能“一步识别”

53分钟完成检测!中国团队开发超灵敏肺炎支原体快速检测技术,耐药突变也能“一步识别”

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来源:高翔
2026-05-26 09:49:19
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核心提示:一种基于极端嗜热古菌来源Argonaute蛋白(PfAgo)的新型核酸检测平台,可在约53分钟内完成肺炎支原体及其关键耐药突变A2063G的检测,并实现接近单分子级别的灵敏度

近期,儿童与成人呼吸道感染高发,肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae, MP)再次成为临床关注焦点。更令人担忧的是,近年来“大环内酯类耐药肺炎支原体”(MRMP)在全球范围持续增加,部分亚洲地区耐药率甚至超过90%。面对传统检测周期长、耐药突变难识别等问题,一项来自中国科研团队的新研究,带来了更快、更灵敏的解决方案。近日,研究人员在《Journal of Clinical Microbiology》发表最新成果,开发出一种基于极端嗜热古菌来源Argonaute蛋白(PfAgo)的新型核酸检测平台,可在约53分钟内完成肺炎支原体及其关键耐药突变A2063G的检测,并实现接近单分子级别的灵敏度。

肺炎支原体耐药问题持续升级

肺炎支原体是社区获得性肺炎的重要病原体,约占全部病例的10%40%。儿童患者尤为常见。虽然多数感染症状较轻,但严重时可引发脑炎、急性呼吸窘迫综合征、自身免疫疾病甚至心肌损伤。由于肺炎支原体没有细胞壁,青霉素等β-内酰胺类抗生素对其无效,临床长期主要依赖阿奇霉素等大环内酯类药物治疗。但问题在于,耐药菌株正在迅速扩散。研究指出,自2000年以来,大环内酯耐药肺炎支原体在全球持续增长,欧美地区耐药率已达到约25%,部分亚洲地区甚至超过90%。其中,23S rRNA基因上的A2063G突变,占耐药突变的96.8%,是目前最核心的耐药标志位点。

这意味着,如果临床无法快速识别耐药株,患者可能在接受无效抗生素治疗后病情持续恶化,同时进一步增加耐药传播风险。

传统检测为何难以满足临床需求?

目前,肺炎支原体培养仍被视为“金标准”,但培养时间通常需要26周,难以用于早期诊断。

常规PCR虽然已经广泛应用,但对于耐药突变的精准识别仍存在挑战,尤其是A2063G位点附近GC含量超过70%,导致传统单碱基突变检测方法容易出现识别困难。

这也是为什么许多临床检测仍需依赖测序完成耐药鉴定——但测序成本更高、耗时更长,并不适合基层或快速筛查场景。

PfAgo技术首次实现高GC区域耐药突变快速识别

此次研究的核心突破,在于利用了来自超嗜热古菌 Pyrococcus furiosus Argonaute核酸酶PfAgo。该蛋白能够在高温下,通过人工设计的guide DNAgDNA)精准识别并切割目标DNA。研究团队将“短程PCR扩增”与“PfAgo精准切割”结合,建立了双重识别系统:针对肺炎支原体本身,检测RepMp1高拷贝重复序列;针对耐药株,则检测23S rRNA上的A2063G突变。

与传统PCR不同,该系统并非单纯依赖扩增信号,而是通过PfAgo二次切割产生荧光读出,从而提高特异性并降低假阳性风险。更关键的是,研究人员针对高GC区域进行了特殊gDNA设计,通过引入“双错配策略”与荧光动力学分析,成功区分野生型与耐药突变型样本。这也是目前PfAgo体系在高GC单碱基突变检测中的重要技术突破之一。

1 PCR-PfAgo法检测MPMRMP的示意图[1]

灵敏度达到“单拷贝级别”

在性能测试中,该平台展现出极高灵敏度:肺炎支原体检测下限低至0.5 copies/reactionA2063G耐药突变检测下限为5 copies/reaction;野生型检测下限为14 copies/reaction。研究团队还将该方法与商业qPCR试剂进行比较,结果显示,商业qPCR检测下限约为5 copies/reaction,而PfAgo系统的灵敏度更高。换句话说,即使样本中的病原体含量极低,该方法依然能够实现可靠检出。

53分钟完成检测,且无交叉反应

整个检测流程包括:快速PCR扩增(约45分钟);PfAgo切割与荧光检测(约8分钟)。总耗时约53分钟。研究还验证了方法的特异性。团队使用了腺病毒、流感嗜血杆菌、肺炎链球菌、肺炎克雷伯菌等多种常见呼吸道病原进行测试,均未出现明显交叉反应。这意味着,该平台在复杂呼吸道感染背景下依然能够稳定识别目标病原。

临床样本验证:与测序结果完全一致

在真实样本验证中,研究人员检测了58份口咽拭子样本,包括:23份临床MP阳性样本;17份阴性样本;18份模拟野生型样本。结果显示:PCR-PfAgo检测结果与qPCR完全一致;耐药突变识别结果与Sanger测序完全一致;即使Ct值接近35的低浓度样本,也能成功完成耐药鉴定。此外,研究团队还进行了盲法与随机重复实验,未发现假阳性或假阴性结果。

对未来临床检测意味着什么?

研究人员认为,这项技术最大的价值,在于同时具备:快速;高灵敏;高特异;可区分耐药突变;具备近POCT(即时检测)潜力。相比CRISPR体系,PfAgo不依赖PAM序列,理论上可实现更灵活的靶点设计。研究团队还提到,未来有望进一步开发:多重病原联合检测;无仪器可视化读出;一体化封闭检测芯片;其他耐药病原检测平台。

随着呼吸道病原快速检测需求持续增长,这类基于Argonaute的新型分子诊断技术,或许正在成为继CRISPR之后,下一代精准核酸检测的重要方向。

参考文献

[1] Zhang Y, Huo C, Zhang T, Liu Q, He P, Du J, Xiong D, Wei H, Yu J. A novel Pyrococcus furiosus argonaute-based method for rapid and sensitive detection of Mycoplasma pneumoniae and a macrolide-resistance-related mutation. Journal of Clinical Microbiology. 2026;64(1):e01089-25. DOI: 10.1128/jcm.01089-25.

 

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