出品：科普中国

作者：宋一之，孙义祥（中国科学院苏州生物医学工程技术研究所）

监制：中国科普博览

有这样一种“超级细菌”，它可能潜藏在医院、学校、军营等人类密集场所，也可能含于肉类、奶制品等食物，对人类健康构成威胁，但常用抗生素却对它“无可奈何”。这种“超级细菌”就是——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。

MRSA细菌的形态示意图

（图片来源：Biology网）

世界卫生组织数据显示，MRSA每年致使全球超12万人死亡，院内感染死亡率达20%-30%，社区感染死亡率约5%-10%。因此，MRSA的快速检测尤为关键，能够第一时间锁定传染源，为隔离治疗、环境消杀争取黄金时间，有效阻断传播链，极大降低感染扩散风险。

近期，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的宋一之团队在MRSA检测技术上取得重要突破，为防控MRSA、守护公众健康筑起一道重要防线。

仅靠表面接触即可传播“超级细菌”

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是一种对多种抗生素（尤其是β-内酰胺类抗生素，如甲氧西林、青霉素、头孢菌素等）具有耐药性的金黄色葡萄球菌。因其具备多重耐药特性与强致病性，已被世界卫生组织（WHO）列为重点关注的“超级细菌”之一。

MRSA主要通过皮肤接触、共用物品及接触污染表面传播，易在医院引发院内感染，在学校、军营等密集场所导致社区感染暴发。其易感人群包括免疫力低下者（如HIV患者、化疗患者）、慢性病患者、接受侵入性治疗的住院病人，以及运动员、军人等密切接触群体。

在食品安全方面，MRSA也不容忽视。它可能污染各类食物，如肉类、奶制品等。人们若食用被MRSA污染的食品，细菌在肠道内定殖，可能引发食物中毒症状，如呕吐、腹泻、发热等，对公众健康构成潜在威胁。

传统检测手段繁琐而又昂贵

传统检测MRSA方法中，培养法需48-72小时培养菌落，耗时长且易错过最佳治疗期；药敏试验依赖培养结果，无法快速给出耐药性判断；分子生物学方法如PCR等，虽特异性强，但设备昂贵、操作复杂且需专业人员；乳胶凝集试验10-15分钟可出结果，却因灵敏度低，对低载量菌液易漏检，且易受杂菌干扰出现假阴性。这些方法或耗时、或成本高、或准确性不足，难以满足临床快速诊断需求。

因此，开发一种更简便、特异性强且成本较低的MRSA检测方法十分迫切，以实现通过早发现、早诊断，并进一步展开针对性的规范化治疗，及时控制MRSA引发的细菌感染。

借助分子诊断技术，可实现MRSA的直接检测！

CRISPR-Cas12a技术是一种新兴的分子诊断技术。当目标DNA存在时，Cas12a蛋白会降解单链DNA报告分子，产生可检测的信号变化。CRISPR-Cas12a技术凭借其极高的特异性，在分子诊断领域应用非常广泛。

然而，目前基于CRISPR-Cas12a技术的MRSA等病原菌检测方法仍存在一定局限——需要先提取病原菌的基因组DNA，再对其进行检测。这种操作流程不仅步骤繁琐，而且过程中容易产生气溶胶污染，进而影响检测结果的可靠性。

对此，我们团队（中国科学院苏州生物医学工程技术研究所宋一之团队）创新性地提出一种整合方案：将病原菌的裂解步骤直接整合至RPA-CRISPR一步法反应体系内，实现在同一反应体系内同步完成病原菌的裂解和检测。

但是，常用的革兰氏阳性菌裂解酶—溶菌酶在RPA-CRISPR一步法反应体系内裂解活性大大降低。我们利用了一种源自噬菌体的金黄色葡萄球菌特异性的裂解酶—葡萄球菌裂解酶（ClyH），发现其可以在RPA-CRISPR一步法反应体系内保持对MRSA的高裂解活性（参考文献[1]），从而开发了细菌裂解、核酸RPA扩增和CRISPR-Cas12a特异性检测一体化反应体系，能够实现对MRSA的直接检测。

不同裂解酶在不同缓冲体系内对MRSA的裂解效果

（图片来源：参考文献[1]）

为了让检测结果裸眼可见，我们提出了新的思路

我们开发的MRSA直接检测方法依靠输出的荧光信号将结果可视化，这需要专业的荧光检测仪器，给实际检测带来了不便，降低了其在现场监测中的应用。而免疫层析试纸条携带方便，操作简单，检测结果裸眼可视，不需要任何设备，因此在核酸检测中得到了广泛的应用。目前已有一些商业化的CRISPR试纸条产品，我们首先想到的就是利用这种试纸条对我们的检测结果进行可视化呈现。然而，由于我们是直接检测牛奶等复杂样品中的MRSA，其中的蛋白质等成分严重干扰了商业化CRISPR试纸条对检测结果的可视化呈现。

为了克服这一问题，我们制备了基于胶体金标记亲和素（SA-AuNP）的侧向层析试纸条。在我们的方法中，先将CRISPR反应产物加到上样区，再加SA-AuNP复合物，就能避免复杂样品对胶体金的影响。该试纸条对牛奶等复杂样品的耐受性比较好，可以对MRSA的直接检测结果进行可视化呈现。

不同CRISPR试纸条对不同样品的检测结果

（图片来源：研究团队提供）

新的检测方法更加便捷高效，正待逐步试点推广

我们将细菌裂解、核酸等温扩增、CRISPR/Cas12a检测、试纸条信号输出相结合，建立了便捷的检测方法—RPA-Cas12a-LFS检测系统。该系统具有以下特点：

1. **免提核酸：**创立细菌裂解、核酸RPA扩增和CRISPR特异性检测一体化反应体系，省去传统核酸提取步骤，杜绝气溶胶污染风险；
2. **裸眼判读：**搭载胶体金侧向流层析试纸条（SA-AuNP LFS），检测结果可通过试纸条显色直接判定，无需专业设备；
3. **极速高敏：**全部反应在37℃环境中进行，可在50分钟内检测出奶制品、果汁等样品中低至10 CFU/mL（每毫升样本所含菌落数量）的MRSA。灵敏性达到93.75%，特异性达到100%。

RPA-Cas12a-LFS方法可检测牛奶、羊奶、豆奶、椰奶和桃汁等饮品中的MRSA

（图片来源：参考文献[1]）

这一研究成果可应用于乳制品和饮品等食品的病原菌筛查、临床样本的快速诊断以及养老院、学校或家庭的自主检测。

团队正在开发配套便携式试剂盒，计划在基层医疗机构、乳品企业生产线及海关检疫场景开展试点。这一技术的成功试点与推广将通过缩短确诊时间为危重症患者抢占治疗先机，更能以早期精准筛查阻断耐药菌院内传播链，对遏制抗生素滥用、构建耐药菌防控屏障具有不可替代的公共卫生战略意义。

参考文献：

[1]Sun, Y., Zhang, L., Wu, H., Chen, H., Hu, H., Zhang, C., Li, X., Li, Y., Wang, Y., Luo, L., & Song, Y. (2025). Direct visual detection for methicillin-resistant Staphylococcus aureus in milk based on the RPA-Cas12a-LFS method. Food Control, 173, 111209.

来源: 中国科普博览

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