食源性病原体每年导致 6 亿人患病、42 万人死亡。目前常用的微生物培养法耗时久，免疫分析法灵敏度低且成本高，聚合酶链反应（PCR）虽灵敏准确，但易受环境气溶胶污染。数字生物传感器中，CRISPR-Cas 介导的数字滴液 PCR（ddPCR）虽有优势，但多靶点检测能力受限且设备复杂。因此，开发新的检测方法迫在眉睫。

在此背景下，研究团队创新地利用嗜温性丁酸梭菌的核酸内切酶（CbAgo）和磁珠，构建了数字载体系统（d-MAGIC）。CbAgo 具有独特的两步切割活性，能够在室温下精准地靶向并切割与不同细菌对应的荧光猝灭报告基因。这一特性使得它在识别和处理食源性病原体的 DNA 时表现出色，为精准检测奠定了基础。

磁珠在该系统中发挥着关键作用。它作为数字化和编码的载体，不仅具有超顺磁性，能够简化传统的液滴数字化方法，还能有效抵抗外界干扰。通过与酪胺（TA）信号放大系统相结合，磁珠表面的荧光分子结合效率得到显著提升，从而增强了检测信号。研究团队还开发了基于人工智能的 “Panda” 算法平台，该平台可以对编码磁珠进行精确的分类、分级和计数，进而实现对核酸浓度的准确计算。

实验数据有力地证明了 d-MAGIC 技术的卓越性能。它的检测范围极为广泛，能够在101至107CFUml -1 的浓度区间内有效检测食源性病原体，检测下限低至 6 CFUml -1。无论是对单一病原体的检测，还是同时对多种病原体进行多重检测，d-MAGIC 都展现出了高度的准确性和可靠性。在特异性和抗干扰能力方面，该技术也表现优异，能够有效避免因非特异性切割而产生的误判。

图 1：展示基于可编程磁珠辅助成像转码系统的 Ago 蛋白介导数字核酸生物传感器的原理、荧光编码过程及 AI 解码计数流程。

图 2：呈现 CbAgo 的结构表征数据，以及 MB - TA - SA 共轭物合成、修饰验证及性能表征结果。

图 3：体现可编程磁珠成像转码系统中荧光编码、AI 解码过程，以及不同软件计数对比和准确性验证。

在实际样品检测环节，研究人员对来自当地商店的 100 份食品样本进行了测试，包括活虾、冻虾、鸡蛋和冻鸡肉等。d-MAGIC 与传统的 qPCR 检测方法相比，两者的检测结果具有高度的一致性，相关系数超过 0.93。这充分表明 d-MAGIC 在实际应用中能够准确地量化食品样本中的病原体，为食品安全监测提供了可靠的技术支持。

图 4：展示 d - MAGIC 对单一食源性病原体的检测灵敏度、抗干扰性和特异性结果

图 5：呈现 d - MAGIC 对三种食源性病原体的多重检测灵敏度、线性关系和回收率数据。

图 6：展示 d - MAGIC 与 qPCR 在实际食品样本检测中的流程、结果及准确性对比。

与传统的检测方法相比，d-MAGIC 技术具有诸多显著优势。它摒弃了传统数字方法中依赖的单液滴和微流控技术，以磁珠作为载体，无需进行复杂的 DNA 扩增过程，大大简化了检测流程，同时也降低了检测成本。此外，该技术对弱荧光信号具有出色的检测能力，即使在病原体浓度较低的情况下，也能实现精准检测。

此次 d-MAGIC 技术的成功研发，为食源性病原体检测领域带来了新的希望。随着技术的不断完善和推广应用，它将在保障食品安全、维护公众健康方面发挥越来越重要的作用，同时也为相关领域的技术发展提供了新的思路和方向。

参考文献：

Wang Z, Cheng X, Ma A, et al. Multiplexed food-borne pathogen detection using an argonaute-mediated digital sensor based on a magnetic-bead-assisted imaging transcoding system[J]. Nature Food, 2025: 1-12.