中国国境卫生检疫杂志2015年6月第38卷第3期 Chinese Frontier Health Quarantine Jun.2015.Vol 38.No_3 ・157・ ・实验研究与疾病监测・ 一种快速筛查金黄色葡萄球菌的荧光纳米免疫 层析方法的建立 史咏梅 ,何晖。,谭华 ,冯子力 ,伍碧梅 ,朱海。,涂承宁 ,唐 ,杨泽 ,汪海波 1.珠海国际旅行卫生保健中心,广东珠海519020;2.广州市疾病预防控制中心;3.深圳市易瑞生物技术有限公司 摘要:目的 建立一种快速筛查金黄色葡萄球菌的荧光纳米免疫层析检测方法。方法 以荧光纳米颗粒作为示踪标 记物.采用双抗体夹心法检测金黄色葡萄球菌A蛋白,制备了稀土离子标记的免疫层析试纸条,在紫外激发光源下判 断反应结果。对该方法的特异性、敏感性和样本检测的适用性进行了分析。结果 所制备的试纸条具有良好的特异 性,与表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、沙门菌、志贺菌、大肠杆菌、O1/O139群霍乱弧菌、副溶血 性弧菌均无交叉反应。用该试纸条检测纯菌液和未经培养的粪便、呕吐物的灵敏度为7.2x10 CFU/ml,检测经培养的 模拟污染食物样本、粪便样本的检测限最低为7.2x10 CFU/ml,反应在15 min内完成。结论本研究成功建立了金黄 色葡萄球菌的荧光纳米免疫层析检测方法,能够快速检测食品、奶制品、呕吐物、粪便中的金黄色葡萄球菌,具有良好 的特异性和灵敏性,便于开展现场快速检测。 关键词:荧光纳米颗粒:免疫层析试纸条:金黄色葡萄球菌A蛋白 中图分类号:R117文献标识码:B DOI:10.164080.1004—9770.2015.03.002 Establishment of a fluorescent nanoparticle labeled immunochro- matographic assay for the rapid detection of Staphylococcus aureus SHI Yong-mei ,HE Hui,TAN Hua,FENG Zi—li,WU Bi—mei,ZHU Hai,TU Cheng—ning, TANG Ming—hui,YANG Ze,Wang Hai-bo "Zhuhai International Travel Heahhcare Center,Zhuhai,Guangdong 519020,China Abstract:Objective To develop a fluorescent nanoparticle labeled immunochromatographic stirp for the rapid detection of Staphylococcus o2zreus.Methods Fluorescent nanoparticles were conjugated with monoclonal antibodies against Staphylococcus o2treus and then employed in the development of the immunochromatographic strip in a sandwich format.Reaction results were detected under UV.The specificity and sensitivity,as well as the clinical application of the stip were evalruated.Results The stip showed no cross—reactrion with Staphylococcus epidermidis, Saprophytic Staphylococcus,Listeria monocytogenes,Salmonella enteritidis,Shigella flexner ̄Escherichia co坛Vibrio cholerae 01/0109,Vibrio parahaemolyticus,indicating its high speciifcity.The sensitivity of the stip was 7.r2X104 CFU/ mL when cultured bacterial liquid,uncultured vomit or stool samples were tested.The limit of detection could reach as low as 7.2xlO CFU/mL when artiifcial contaminant milk was detected.The detection can be finished in 15 min and was applicable to food,milk,vomit and stool samples.Conclusion The fluorescent nanoparticle labeled immunochromatographic strip was established successfully.This method showed high sensitivity and speciifcity for the rapid detection of Stphylaococcus o2treus in food,milk,vomit and stool,which was valuable for the detection in locale. Key words:fluorescent nanoparticle;immunochromatographic strip;Staphylococcal protein A 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus oJzreus)属于 葡萄球菌属(Stophylococcus),是革兰氏阳性菌的代 表。在自然界分布极其广泛,存在于空气、水、土壤、 灰尘及人和动物的排泄物中【”。金黄色葡萄球菌是 一种条件致病菌,也是一种引起院内感染和食物中 毒的重要病原菌。本研究拟采用时间分辨免疫荧光 纳米颗粒作为信号标记物,以金黄色葡萄球菌A蛋 白(Staphylococal Protein A,SPA)为靶蛋白,建立能 基金项目:国家质检总局科技计划项目(2013IK248),广东省科技厅科研基金项目(2013B040402001) 通讯作者:汪海波,E—mail:wanghb1013@hotmail.con l58・ 中国国境卫生检疫杂志2015年6月第38卷第3期 Chinese Frontier Health Quarantine Jun.2015,Vol 38,No.3 快速高灵敏检测金黄色葡萄球菌的荧光纳米免疫层 析方法。 1材料与方法 1.1 材料 牛血清白蛋白(BSA)购自生工生物工 程(上海)股份有限公司;SPA单克隆抗体(鼠)、荧光 纳米颗粒(40 nm,氧化硅包裹铕螯合物)由深圳市易 瑞生物技术有限公司研制;羊抗鼠IgG购自华美生 物公司;纤维素膜(NC膜)、玻璃纤维素膜购自 德国Sartorius公司:PVC底板、吸水垫购自Millipore 公司;培养基购自北京陆桥公司。所有试剂均为分 析纯。 1.2 方法 1.2.1 荧光颗粒单抗偶联物的制备 1.2.1.1荧光纳米颗粒的表面修饰[21取适量荧光纳 米颗粒加入氨基硅烷乙醇溶液中,加热回流12—24 h, 用乙醇洗涤加热回流后产物。用戊二酸酐的二甲基甲 酰胺(DMF)饱和溶液重悬纳米颗粒,室温搅拌2 ̄4 h。 次用乙醇洗涤纳米颗粒,用双蒸水重悬纳米颗粒, 制成1 mg/ml悬浮液备用。 1.2.1.2荧光纳米颗粒一抗体偶联物的制备取50 l 修饰后的荧光纳米颗粒加入550 txl浓度为5O mmol/L的2一吗啉乙磺酸(MES,pH6.0),再加入100 mg/ml的N一羟基硫代琥珀酰亚胺(sulf0一NHS)和1一 (3一二甲氨基丙基)一3一乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC) 各200 txl,25 ̄5℃摇动30 min。离心,弃去上清液,用 1 ml MES(50 mmol/L)重悬颗粒。加入适量SPA单 克隆抗体,25 ̄5℃振摇1 h。再加入等体积2%牛血 清白蛋白一磷酸盐缓冲液(BSA—PBS,pH7.4),继续振 摇l h。离心,弃去上清液,用1 ml MES(50 mmol/L)洗 涤颗粒,共洗涤3次。最后用300 l的10 mmolFL Tris—HCI(pH8.0)重悬颗粒,4℃保存备用。 1.2.2荧光纳米颗粒试纸条的制备 1.2.2.1纤维膜 1.2.2.1.1 T(检测线)线将SPA单克隆抗体用5O mmol/L PBS(pH7.4)+1%海藻糖稀释至2 mg/m1.按照 l ̄l/cm喷膜,37℃干燥3 d。 1.2.2.1.2 C(控制线)线将羊抗鼠IgG稀释至0.1 mg/ml,按照1 Ixl/cm喷膜,室温过夜干燥。 1.2.2.2结合垫 将玻璃纤维素膜用50 mmol/L Tris pH7.0,1%BSA,0.5%Tween20浸泡,室温过夜 十燥。将标记好的荧光颗粒用超纯水稀释lO倍,浸 泡结合垫,室温过夜干燥。 1.2.2-3样本垫 将玻璃纤维素膜用100 mmol/L Tris pH7.0,l%海藻糖,1%BSA,0.5%Tween20,100 mmol/L NaC1,2%PVP一30浸泡,室温过夜干燥。 1.2.2.4试纸条组装将处理好的样本垫、结合垫、 纤维膜及吸水垫粘贴到PVC底板上,裁成3.5 mm宽的试纸条,2—8。【=干燥保存。 1.2-3检测方法 取100 Ixl过夜培养的细菌原液、 水样粪便、呕吐物加到试纸条的样本垫上,10 min后 在紫外灯下判读结果。 1.2-3.1 特异性实验将表皮葡萄球菌、腐生葡萄 球菌、单核细胞增生李斯特菌、沙门菌、志贺菌、大肠 杆菌、O1群霍乱弧菌、O139群霍乱弧菌、副溶血性 弧菌等菌株培养过夜,用生理盐水制成0.5麦氏单 位细菌悬液,使用本研究建立的方法检测。生理盐 水做为空白对照。 1.2-3.2灵敏性实验 将金黄色葡萄球菌标准菌株 接入营养肉汤于36 ̄1qC培养18—24 h,取纯菌液用 灭菌生理盐水制成O.5麦氏单位的菌液,再用生理 盐水lO倍梯度稀释8管,取其中2个浓度梯度细菌悬 液进行平板计数。每个梯度浓度样品取100 l,用所 研制的免疫层析试纸条进行检测。每个梯度样本平 行检测4次,生理盐水为空白对照。 取实验室保存的细菌培养分离鉴定[31为阴性的 呕吐物、腹泻物样本进行灵敏度检测。固体呕吐物、 粪便制成匀浆后按照9:l比例接人以上系列稀释的 生理盐水细菌悬液:液态呕吐物、水样便按照9:1 比例直接接入细菌悬液为待测样本。每个浓度样本 取100 l,用所制备的免疫层析试纸条进行检测,每 个梯度平行检测4次,生理盐水为空白对照。 准备经细菌培养分离鉴定为阴性的肉类、牛奶 等不同的食物样本及粪便样本,按照9:l比例接入 以上梯度稀释的金黄色葡萄球菌菌液,于36 ̄1oC进 行增菌培养18—24 h,分别取培养后100 菌液于 试纸条样本垫上,10 min后判读结果。每个梯度平行 检测4次,生理盐水为空白对照。 1.2.3.3 试剂稳定性检验 将试纸条放在37oC 1、 3、7 d,取出检测不同浓度的阳性样本,观察其稳定 性。 1.2.3.4样本适用性实验 准备食品样本30份、呕 吐物l0份、粪便1O份,由一名检测人员将所有样本 进行培养分离鉴定。另一名检测人员对以上样本用 本研究所制备的免疫层析试纸条进行检测。将食品、 粪便样本接人营养肉汤36 ̄1oC进行增菌培养l8 24 h,取培养液100 l进行检测。液态呕吐物、水样 便直接吸取于试纸条样本垫上检测。固态呕吐物、粪 便滴加等体积生理盐水充分混合后离心取上清液于 试纸条样本垫上检测。10 min后紫外线下读取结果。 ・l60・ 中国国境卫生检疫杂志2015年6月第38卷第3期 Chinese Frontier Health Quarantine Jun.2015,Vol 38 No_3 分析优势的时间分辨检测技术,减小背景信号的干 扰,大幅度提高信噪比、检测灵敏度和准确性。本研 究所制备的试纸条具有良好的特异性,灵敏度达到 7.2×10’CFU/ml,比一般的免疫层析法检测限高l~2 个数量级 , ],并且检测时间只需15 min,耗时相 对较短。同时该方法对操作者的能力无特殊要求, 只需要经过简单培训就可以完成工作.不需要 大型精密的实验仪器,只需要一台紫外灯就可以开 展测试,非常适用于现场金黄色葡萄球菌快速检测。 SPA存在于大多数(90%)金黄色葡萄球菌中(血 浆凝固酶阳性菌株),与细胞壁的肽聚糖呈共价结合。 不同菌株间的SPA含量有明显差异,以I株金黄色 京:东南大学出版社,2006. [4]Nada T,Ichiyanm S,Osada Y,et a1.Comparison of DNA finger- printing by PFGE and PCR—RFLP of the coagulase gene to distinguish MRSA isolates【JJ.J Hosp Infect.,1996,32(4):305- 3l7. [5]Yang SE,Yu RC,Chou CC.Influence of holding temperature on the growth and smwival of Salmonella spp.and Staphylococcus olzreus and the production of staphylococcal enterotoxin in egg products[J].Int J Food Microbiol,2001,63(1-2):99-107. [6]Silva BO,Caraviello DZ,Rodrigues AC,et a1.Evaluation of Pet- riilfm for the isolation of Stphylaococcus olzreus from milk samples[J].J Dairy Sci.,2005,88(8):3000—3008. [7]Martin MC,Fueyo JM,Gonzalez-Hevia MA,et a1.Genetic proce— dures for identiicatfion of enterotoxigenic strains of Stphylao— COCCUS aureus from three food poisoning outbreaks[Jl_Int J Food Microbiol,2004,94(3):279—286. 葡萄球菌含SPA量最高。SPA具有和人及许多动物 如豚鼠、猪、小鼠、猴等IgG结合的能力,其结合部位 是Fc段而不是Fab段,被结合的抗体仍具有免疫活 性。本研究中生猪肉的污染样本检测限高于其他熟 食样本,原因可能是样本肉质毛细血管中存在一定量 [8]Faulk WP,Taylor GM.An immunoeolloid method for the elec— tron microscope[J].Immunoehemisty,197l,r8(11):1081-1083. [9]Jung BY,Jung SC,Kweon CH.Development of a rapid mmunochr- omatographic stirp for detection of Escherichia cog 0 1 57 l J1. Food Prot.,2005,68(10):2140—2143. [10]Kim SH,Park MK,Kim JY,et a1.Development and evaluation of an immunochromatographic assay for screening Listeria spp. 的猪IgG分子.与样本中的SPA非特异结合引起,甚 至在实际检测中可能造成假阴性结果。提示用本方 in pork and milk[J】.Food Sci.Biotechnol,2007,16(4):515— 519. 法检测过程中应适当增加未加工食品样本培养时间 或采取补充实验避免假阴性检测结果发生。 [11]杜玉萍,陈清,俞守义,等.胶体金免疫屡析法检测金黄色葡萄球 菌的初步研究阴.热带医学杂志,2006,6(6):650—652. [12】Wiriyachaiporn S,Howarth PH,Bruce KD,et a1.Evaluation of a rapid lateral flow immunoassay for StphylaOCOCCI&S CI ̄us de— 本研究建立的金黄色葡萄球菌荧光纳米免疫层 析法用于定性食品、乳制品、患者呕吐物、粪便中的 金黄色葡萄球菌。与现有胶体金免疫层析试纸条相比, tection in respiratory samples【Jl】.Diagn Microbiol Infect Dis., 2013,75(1):28—36. 本方法操作简便快捷.有较高的灵敏性,便于对腹泻 病原体开展现场快速检测。 参考文献 …Dinges MM,Orwin PM,Schlievert PM.Exotoxins of Staphylococcus abarelgs叨.Clin Microbiol Rev,2000,13(1):16—34.. I 2 J Hermanson GT.Biocuujugate techniques[M].2th edition.Pierce Biotechnology:Thermo Fisher Scientiic,Rockford,2008.f [13]Park J,Park S,Kim Y.Multiplex detection of pathogens using an immunochromatographie assay stirp[J1.Biochip,2010,4(4): 305-312. [14]范放,朱海,洪小柳.0139群霍乱弧菌荧光纳米颗粒试纸条的研 制fJ].分子诊断与治疗杂志,2010,2(1):9-12. [15]Roda A,Mirasoli M,Roda B,et a1.Recent developments in rapid multiplexed bioanalytieal methods for foodborne pathogenic bacteria detection[J].Microchimica Acta,2012,178(1—2):7-28. f3 J 叶1华人民共和国卫生部医政司.全国『临床操作规程[M].3版.南 收稿日期:2015—02—26 关于《食品指南》杂志社更名的公告 经有关部门批准,《中国国境卫生检疫杂志》的出版单位《食品指南》杂志社自2015年4月14日起正式 变更名称为《检验检疫学刊》杂志社。 特此公告.. 《检验检疫学刊》杂志社 201 5年4月20日