在食品安全领域，快速、准确地检测食源性病原体一直是科学家们追求的目标。近期，一项发表在《Food Chemistry》杂志上的研究引起了广泛关注。该研究开发了一种基于纳米抗体的免疫分析方法，专门用于检测食品中的大肠杆菌O157:H7（E. coli O157:H7），为食品安全检测带来了新的希望。

E. coli O157:H7：食品安全的重大威胁

大肠杆菌O157:H7是一种主要的食源性病原体，能够引发严重的疾病，甚至在极低浓度下也能导致感染。据估计，仅在美国，每年就有约73,000例由该菌株引起的疾病，导致约128,000人住院和3,000人死亡。这种细菌不仅在水中具有极高的污染风险，还可能通过食品传播，严重威胁公众健康。传统的检测方法如培养法耗时较长，而现有的免疫分析方法虽然快速，但存在灵敏度和特异性不足的问题。

纳米抗体：新一代免疫分析的关键

纳米抗体（Nanobody）是一种新型的重组抗体，具有小尺寸、高稳定性、高亲和力和易于基因工程改造等优点。与传统抗体相比，纳米抗体能够更有效地结合目标抗原，并且在复杂基质中表现出色。在这项研究中，研究人员通过免疫美洲驼，成功构建了一个噬菌体展示的纳米抗体库，并从中筛选出能够特异性识别E. coli O157:H7的纳米抗体。

研究人员首先使用热灭活的E. coli O157:H7对美洲驼进行免疫，随后从其外周血单核细胞中提取RNA并反转录为cDNA。通过PCR扩增得到VHH片段后，将其克隆到噬菌体展示载体中，构建了噬菌体展示纳米抗体库。经过三轮筛选，研究人员从噬菌体库中筛选出96个克隆，并通过直接ELISA实验鉴定出具有特异性结合能力的纳米抗体。最终，研究人员选择了亲和力最高的纳米抗体O3进行后续实验。

高效的纳米抗体免疫分析方法

基于筛选出的纳米抗体O3，研究人员开发了一种双抗体夹心免疫分析方法。该方法利用针对E. coli O157:H7的多克隆抗体作为捕获抗体，纳米抗体O3作为检测抗体。实验结果表明，该方法的检测限为8.7×10³ cfu/mL，在交叉反应实验中，该方法仅对E. coli O157:H7表现出阳性反应，而对其他常见的食源性病原体如沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、副溶血性弧菌和金黄色葡萄球菌等均无交叉反应，表现出良好的灵敏度和特异性。

图1 基于纳米抗体的夹心ELISA法检测大肠杆菌O157:H7。误差线表示标准差（n=3）。

图2 基于纳米抗体的夹心ELISA对大肠杆菌O157:H7以及其他致病细菌和浓度为10⁶ cfu/mL大肠杆菌的特异性检测。插图为检测大肠杆菌O157:H7、其他致病细菌和大肠杆菌的标准曲线（浓度范围为10³至10⁹ cfu/mL）。误差线表示标准差（n = 3）。 

复杂基质中的应用验证

为了评估该方法在实际食品检测中的适用性，研究人员进行了基质效应和加标回收实验。实验结果表明，在牛奶和富集培养基中，该方法表现出良好的基质适应性。在牛奶中，加标回收率在73%到141%之间，而在富集培养基中，经过100倍稀释后，回收率在97%到118%之间，均在可接受范围内。此外，研究人员还对牛肉、橙汁和牛奶等实际食品样本进行了检测。结果表明，经过5小时富集后，该方法能够成功检测到添加了5 cfu的E. coli O157:H7，且与平板计数法和实时PCR的结果一致。

表1 基于纳米抗体免疫分析法对添加大肠杆菌O157:H7的巴氏杀菌牛奶和改良缓冲蛋白胨水（mBPWp）培养基进行的加标回收分析

表2 基于纳米抗体的ELISA法、实时荧光定量PCR法和平板计数法对不同食品样本中大肠杆菌O157:H7检测的比较

未来展望

这项研究开发的基于纳米抗体的免疫分析方法为E. coli O157:H7的快速检测提供了一种高效、特异性强的新工具。纳米抗体的高稳定性和易于生产的特性使其在食品安全检测领域具有广阔的应用前景。未来，研究人员计划进一步扩大噬菌体展示纳米抗体库的容量和多样性，优化筛选策略，以获得更广泛的高亲和力纳米抗体。此外，这种“永生”的纳米抗体有望成为国际上广泛可用的检测试剂，推动新型传感器技术的发展，为全球食品安全和公共卫生保障提供有力支持。

参考文献：

He Q, Pan J, Xu Z, et al. Development of a nanobody-based immunoassay for the detection of Escherichia coli O157: H7 in food samples[J]. Food Chemistry, 2025: 142987.