金黄色葡萄球菌CRISPR/Cas12a-HRCA可视化快检：1 CFU/mL超灵敏食源性致病菌现场筛查
发布时间：2026-06-22 浏览次数：32 分享：
食源性致病菌通过食品、水源与空气快速传播，是全球公共卫生安全的重要威胁。其中金黄色葡萄球菌作为常见污染菌，感染后可引发腹泻、发热甚至严重中毒，但其传统检测方法普遍存在操作繁琐、耗时久、依赖大型仪器等痛点，难以满足现场快速筛查需求。近日，吉林大学公共卫生学院联合长春海关技术中心团队在分析化学领域权威期刊《Talanta》发表最新研究，构建出一套 CRISPR/Cas12a 介导的超分支滚环扩增传感平台，实现了对金黄色葡萄球菌的超灵敏可视化检测，检测下限低至 1 CFU/mL，为食品安全现场快速筛查提供了全新的低成本解决方案。
该研究打造的 Cas12a-HRCA 检测平台，创新性整合了三大核心技术模块：CRISPR/Cas12a 精准分子识别、超分支滚环扩增（HRCA）指数级信号放大，以及 DNA 模板铜荧光纳米颗粒免标记信号输出，并配套智能手机 RGB 色彩分析系统，实现了便携化定量检测。
图 1：验证超分支滚环扩增及铜荧光纳米颗粒的可行性与性能。
在检测原理上，团队以金黄色葡萄球菌的特异性适配体作为识别桥梁，构建了 “靶标存在 - 信号开启” 的正向响应机制。当样本中存在目标致病菌时，适配体优先与细菌结合，使 Cas12a 核酸酶的旁切活性无法被激活，引物探针保持完整，进而启动后续的超分支滚环扩增反应；若样本中无目标菌，Cas12a 会被游离适配体激活，非特异性降解引物探针，从源头阻断扩增进程。这一设计既保留了 CRISPR 技术的高特异性，又有效降低了假阳性信号干扰。
图 2：证实 Cas12a-HRCA 体系可有效检测目标菌，且性能优于传统体系。
不同于传统线性滚环扩增，该研究采用的超分支滚环扩增通过引入分支引物，可生成具有树枝状结构的大量扩增产物，实现指数级信号放大，反应效率显著提升。扩增生成的富含 AT-TA 序列的 DNA 产物，可直接作为模板原位合成荧光铜纳米颗粒，将核酸信号转化为肉眼可见的粉色荧光，全程无需荧光基团标记，大幅降低了试剂成本。
图 3：优化超分支滚环扩增的各项反应参数。
经系统优化与性能验证，该平台对金黄色葡萄球菌的检测线性范围覆盖 1~10⁶ CFU/mL，检测限低至 1 CFU/mL，灵敏度较传统线性 RCA 方法提升一个数量级以上。特异性实验表明，大肠杆菌 O157:H7、单增李斯特菌、荧光假单胞菌等常见非目标致病菌均无明显信号干扰，混合菌样本也可准确检出目标菌，识别特异性优异。
在实际样本验证中，研究团队以牛奶为检测基质进行加标回收实验，结果显示检测回收率稳定在 91%~106%，相对标准偏差低于 13.92%，证明方法在复杂食品基质中具备良好可靠性。配套的智能手机检测模块，可通过紫外光激发拍摄荧光图像，利用颜色识别应用读取 RGB 通道比值完成定量，全程无需实验室大型仪器，单人即可完成现场操作。
研究团队表示，该平台的通用型锁探针设计具备良好扩展性，仅需更换对应适配体即可拓展至其他致病菌检测。与传统 PCR、ELISA 等方法相比，这套检测体系无需核酸提取纯化、无需精密温控设备，30 分钟内即可完成核心反应，兼具高灵敏度、高特异性与高便携性，未来有望广泛应用于乳品、饮用水、生鲜食品等多场景的现场快速筛查，尤其适配基层监管、口岸检测等资源有限的应用场景，为食源性致病菌的快速防控提供有力技术支撑。
参考文献：Zhang Y, Ma H, Li W, et al. A CRISPR/Cas12a-Hyperbranched rolling circle amplification sensor for ultrasensitive visual bacteria detection[J]. Talanta, 2026: 129967.
