诊断技术在三小时内实现了近100%的病原体识别准确率

来自UNIST生物医学工程系的Hajun Kim、Taejoon Kwon和Joo Hun Kang教授联合团队公布了一种新的诊断技术，该技术利用人工设计的肽核酸（PNA）聚合物作为探针。该研究发表在《生物传感器与生物电子学》杂志上

荧光原位杂交（FISH）技术通过检测探针分子与细菌中特定基因序列结合时产生的荧光信号来工作。这种创新的FISH方法同时使用两个PNA分子。通过分析20000种细菌的基因组序列，研究小组设计了专门针对特定物种核糖体RNA的PNA序列

该方法比传统的细菌培养和聚合酶链式反应（PCR）分析更快、更准确，并且有望降低败血症等关键疾病的死亡率，及时使用抗生素至关重要

与传统的基于DNA的探针相比，PNA对序列错配表现出更高的敏感性，并显示出优异的穿透细菌细胞壁的能力

此外，在产生信号之前，要求两个PNA分子都结合到它们的靶位点，这大大降低了串扰的可能性，从而提高了在涉及多个重叠细菌菌株的情况下的准确性

在测试中，该技术成功检测到七种细菌，包括大肠杆菌、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌，对所有物种的准确率均超过99%，但金黄色葡萄杆菌的准确率为96.3%。该方法的有效性在混合细菌样本中得到了进一步验证。肠球菌和大肠杆菌一起检测时，准确率均超过99%

利用两个PNA分子的方法基于Förster共振能量转移（FRET）。该原理涉及当PNA分子非常接近时，从一个PNA分子到另一个分子的能量转移，从而可以测量受体分子发出的荧光

金教授指出：“这种方法将有助于诊断需要立即进行抗生素治疗的感染，如败血症、尿路感染和肺炎，同时也有助于减少不必要的抗生素使用。”研究小组计划使用从实际患者身上采集的血液样本进行进一步的实验，以探索临床应用 More information: Sungho Kim et al, Fast and accurate multi-bacterial identification using cleavable and FRET-based peptide nucleic acid probes, Biosensors and Bioelectronics (2024). DOI: 10.1016/j.bios.2024.116950

Journal information: Biosensors and Bioelectronics