《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Rapid detection of Mycobacterium tuberculosis based on aptamer modified surface-enhanced Raman scattering biosensors
编辑推荐：
结核病是由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）引起的致死性传染病，2022年其导致的死亡人数在所有单一传染源中位居第二，仅次于COVID-19，约为艾滋病死亡人数的两倍，每年仍影响超过一千万人。传统诊断方法普遍存在灵敏
结核病是由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）引起的致死性传染病，2022年其导致的死亡人数在所有单一传染源中位居第二，仅次于COVID-19，约为艾滋病死亡人数的两倍，每年仍影响超过一千万人。传统诊断方法普遍存在灵敏度低、特异性差、耗时长及成本高等问题。MPT64是一种由Mtb在增殖过程中分泌的24 kDa蛋白，仅存在于Mtb复合群中，是结核病血清学诊断的重要抗原之一。本研究基于双适配体修饰的表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering, SERS）生物传感器，结合一步底物捕获与检测探针原理，建立了一种通过血清检测实现Mtb快速鉴定的创新高效策略。研究采用金核银壳纳米颗粒（gold-core silver-shell nanoparticles），在其表面孵育尼罗蓝A（Nile Blue A, NBA）拉曼报告分子并偶联MPT64适配体A，形成报告探针；同时在磁珠表面修饰MPT64适配体B，构成捕获探针，二者共同组成检测体系。研究人员构建了MPT64标准浓度与拉曼强度对数的关系曲线，在1?×?10?3?ng/mL至1?×?104?ng/mL范围内获得良好的线性关系（R2?=?0.9963），检测限达20?fg/mL。在25份人血清样本（阳性10例，阴性15例）的检测中，该适配体-SERS生物传感器系统实现了100%的灵敏度与特异性，并能定量检测结核病标志物，为结核病诊断提供了可靠的新方法。
该研究发表于《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》，针对全球结核病防控需求，围绕现有检测手段在灵敏度、特异性、成本与操作便捷性方面的不足展开工作。结核病（tuberculosis, TB）由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）引起，主要累及肺部，亦可通过血液或淋巴系统播散至其他器官，传播方式主要为咳嗽、喷嚏或说话产生的气溶胶。2022年全球新发病例约1060万，死亡约130万。尽管发病率与死亡率近年有所下降，但耐药株流行使得防控形势依然严峻。痰涂片镜检灵敏度低且无法区分活菌与死菌；痰培养虽为金标准，但耗时长且实验室条件要求高；分子检测技术（如Xpert MTB/RIF）速度快并可检测耐药性，但成本高并对样本质量要求严格；影像学（X线、CT）特异性不足；结核菌素皮肤试验（TST）与干扰素-γ释放试验（IGRA）难以区分活动性与潜伏性感染，且受疫苗与环境干扰。因此，开发快速、准确、经济的新型诊断工具尤为迫切。
研究人员聚焦于MPT64蛋白这一仅存在于Mtb复合群且不分泌于非结核分枝杆菌（non-tuberculous mycobacteria, NTB）的特异性抗原，因其不含于卡介苗（Bacille Calmette-Guérin, BCG）菌株基因组，可避免疫苗接种干扰，成为理想检测指标。研究利用表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering, SERS）技术的高灵敏度、信号特异性和抗光漂白优势，结合适配体（aptamer）的小分子量、低免疫原性、高热稳定性及易于修饰等特点，构建了双适配体修饰的SERS检测平台。适配体A修饰于金核银壳纳米颗粒表面，结合NBA拉曼报告分子形成信号探针；适配体B固定于链霉亲和素磁珠表面作为捕获探针，两者在缓冲体系中协同实现对MPT64的高效捕获与信号放大。
关键技术方法包括：构建金核银壳纳米颗粒SERS基底，合成并修饰两种MPT64特异性适配体，制备报告探针与捕获探针，建立基于血清样本的定量检测体系，并在临床样本中验证性能。研究样本来源于25份人血清（10例阳性、15例阴性）。
研究结果如下：
检测系统原理：通过双适配体夹心结构实现MPT64的特异性捕获与信号读取，SERS信号强度与MPT64浓度呈对数线性关系。
材料与仪器：使用金核银壳纳米颗粒（金核直径30?nm，银壳厚度5?nm）、NBA拉曼报告分子、链霉亲和素磁珠及合成适配体序列。
检测性能：在1?×?10?3?ng/mL至1?×?104?ng/mL范围内线性关系良好（R2?=?0.9963），检测限为20?fg/mL。
临床验证：在25份血清样本中，灵敏度与特异性均为100%，可准确定量MPT64。
结论：该系统兼具高灵敏度、高特异性、快速及低成本优势，适合临床应用。
讨论部分指出，该策略将适配体的高选择性与SERS的高灵敏检测相结合，突破了传统方法的局限，避免了BCG接种造成的假阳性，同时可在短时间内完成检测，为资源有限地区的结核病筛查提供了新的可行方案。研究人员强调，该方法在真实临床样本中的表现稳定，具备转化为现场快速检测产品的潜力。
研究结论翻译：综上所述，本研究提出了一种基于适配体的表面增强拉曼散射检测系统，用于Mtb相关标志物MPT64的检测。用作报告探针的SERS基底表现出优异的SERS活性、均匀性、重复性及稳定性，用作捕获探针的磁珠复合物具有高磁强度，可实现目标标志物的快速分离。此外，SERS基底与捕获探针的结合形成了高效的检测平台，在临床血清样本中展现了卓越的诊断性能，为结核病的早期诊断和防控提供了可靠的技术支持。
