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功能核酸，如核酸適配體是一種通過體外篩選技術(shù)(SELEX)獲得的具有識別功能的核酸分子，由于具有化學(xué)穩(wěn)定性高、親和力高和生產(chǎn)成本低等特點，已成為當(dāng)前生物分析和生物醫(yī)學(xué)研究中重要的智能生物工具。適配體可識別的靶標(biāo)分子范圍廣泛，對于蛋白質(zhì)分子，不管是純化的可溶性蛋白，還是位于細(xì)胞表面的復(fù)雜蛋白都可以做為適配體的靶標(biāo)分子，但前提是這些靶標(biāo)蛋白必須具有天然穩(wěn)定的構(gòu)象。但是對于臨床樣本（血液、尿液或糞便）中的蛋白質(zhì)，由于受到水解、氧化和pH變化等影響可能發(fā)生降解，從而大大降低適配體的特異性結(jié)合能力。

以艱難梭菌(Clostridium difficile)為例，艱難梭菌是引起抗菌藥物相關(guān)性腹瀉和偽膜性結(jié)腸炎的主要致病菌，致病性主要是由于其產(chǎn)生的毒素A和毒素B (TcdA和TcdB)會與腸上皮細(xì)胞的糖蛋白結(jié)合，破壞腸道屏障，最終導(dǎo)致急性炎癥和腹瀉。由于抗生素的廣泛大量使用，艱難梭菌感染已經(jīng)對全球健康造成了嚴(yán)重威脅。這些毒素排出人體后，由于生理條件等改變，會自發(fā)降解成蛋白小片段或肽鏈，給臨床診斷艱難梭菌感染帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此建立準(zhǔn)確、快速的診斷方法對于控制艱難梭菌感染至關(guān)重要。

針對以上難點，大連理工大學(xué)劉猛課題組首先開發(fā)了新型核酸適配體體外篩選方法，得到了可以識別毒素B降解片段(DN-toxin B)的適配體，兩者的結(jié)合能力在nM級別。此外，該適配體可以結(jié)合天然毒素B(FN-toxin B)和熱處理的毒素B(TN-toxin B)，對于重組型毒素B(R-toxin B)、毒素A(toxin A)和谷氨酸脫氫酶(GDH)等表現(xiàn)出良好的選擇性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，適配體識別的毒素B降解片段的分子量在50 kDa左右。

在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種簡便的微流控紙分析器件，實現(xiàn)了糞便樣品中艱難梭菌的可視化檢測，與商業(yè)化的檢測試劑盒相比，該器件在較短的時間內(nèi)可以達(dá)到更高的靈敏度。對于流行菌株NAP1，該器件在30分鐘內(nèi)可以檢測到104個細(xì)菌。

該成果在線發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition，并被選為當(dāng)期熱點文章(hot paper)和封底文章(back cover)。大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院為論文第一通訊單位，加拿大McMaster大學(xué)生物界面研究所John D. Brennan教授和生物化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)系Yingfu Li教授為文章的共同通訊作者。

論文信息：

In Vitro Selection of A DNA Aptamer Targeting Degraded Protein Fragments for Biosensing. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 7706-7710.