革新食品安全检测——NOTE-Ago技术一种新型的食品安全

背景:食品安全的新挑战

在全球化的食品供应链中，食品安全问题日益严峻。食源性致病菌如沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等，不仅威胁人类健康，也给食品产业带来巨大损失。传统的检测方法耗时且依赖专业设备，难以满足快速检测的需求。现在，一项新型的检测技术——NOTE-Ago，以其快速、灵敏和操作简便的特点，为食品安全检测带来了革命性的改变。

NOTE-Ago技术简介

天津科技大学的科研团队首次通过整合标签特异性引物延伸和核酸外切酶 I（Exo I）报道了一种基于 Argonaute 的新颖一步切割方法，称为 NOTE-Ago生物传感平台。这一技术突破了传统检测方法的局限，能够在不需要复杂重建步骤的情况下，快速、灵敏地检测食源性致病菌。

该方法中，使用Tag特异性引物扩增伤寒沙门氏菌的invA和金黄色葡萄球菌的nuc基因，并通过Exo I消化剩余的引物。然后将扩增子作为PfAgo的指导DNA。因此，荧光团报告基因可以通过PfAgo裂解，导致荧光强度的变化。通过这种策略，靶核酸可以灵巧地转化为荧光信号。它能够检测到低至1 CFU/mL（每毫升菌落形成单位）的沙门氏菌和金黄色葡萄球菌，动态检测范围从1到10^8 CFU/mL。

技术原理

Argonaute蛋白是一种在真核生物和原核生物中都存在的高保守性蛋白，具有防御和调控功能。NOTE-Ago技术利用Argonaute蛋白的可编程性和高特异性，通过特定的标签引物延伸和外切酶I（Exo I）的辅助，实现了对目标核酸的一步法切割检测。

图1:基于PfAgo系统（A）、先前基于Ago的检测（B）和基于PCR的检测（C）的NOTE-Ago检测示意图

图1A展示了NOTE-Ago检测方法的工作流程：

目标核酸的扩增：首先，使用特定于目标基因的标签引物对食源性致病菌的特定基因（如沙门氏菌的invA基因和金黄色葡萄球菌的nuc基因）进行PCR扩增。

引物的消化：扩增后，未使用的标签引物被Exo I消化，而带有标签序列的扩增子则得到保护。

Argonaute蛋白的切割：这些带有标签的扩增子作为导向DNA，引导PfAgo蛋白识别并切割带有荧光团-猝灭剂的报告分子。

荧光信号的产生：PfAgo蛋白的切割活动导致荧光团与猝灭剂分离，从而产生荧光信号的增强，其强度与目标核酸的数量成正比。

图1B和1C分别展示了基于Argonaute的传统检测方法和基于PCR的检测方法，它们通常需要多步骤的切割和重建过程。

技术优势

一步法检测：NOTE-Ago技术实现了一步法的核酸切割，简化了检测流程。

高灵敏度：能够检测到极低浓度的致病菌，提高了食品安全的保障水平。

操作简便：无需复杂的设备和操作，适合现场快速检测。

成本效益：减少了检测时间和成本，提高了检测效率。

结论与展望

NOTE-Ago技术为食品安全检测提供了一种新的解决方案。它不仅具有高灵敏度和简便性，而且通过3D打印的荧光阅读器，还能够实现现场的可视化检测。未来，这项技术有望与更多快速扩增方法结合，进一步提高检测速度，为食品安全提供更强有力的保障。

Doi：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131485