《Scientific Reports》：Novel marker genes for simultaneous detection of Salmonella, EHEC O157:H7, and Cronobacter
编辑推荐：
为解决多种食源性病原体同步快速检测的难题，研究人员开展了针对EHEC O157:H7、沙门氏菌与克罗诺杆菌新型分子标志物的筛选与应用研究。通过大规模基因组分析筛选出特异性基因（EHEC O157:H7的z0340和沙门氏菌的sbcC），并结合已知的克罗诺杆菌标志基因ygcB，成功建立了多重PCR及多重TaqMan qPCR检测体系。该体系展现出100%的特异性和高灵敏度，为这三种主要食源性致病菌的精准、同步识别提供了可靠工具。
食物安全是公共卫生领域经久不衰的焦点话题，而食源性疾病（food-borne diseases）的暴发常常给人们的健康和生命安全带来严重威胁。在全球范围内，肠出血性大肠杆菌（enterohemorrhagic Escherichia coli, EHEC）O157:H7、沙门氏菌（Salmonella）和克罗诺杆菌（Cronobacter）是导致食源性疾病的主要细菌元凶。它们藏匿于多种食品之中，引发从肠胃炎到严重溶血性尿毒综合征等不同症状的疾病。传统的病原菌检测方法如培养法耗时较长，难以满足食品供应链中快速筛查和应急响应的需求。因此，开发能够同时、快速、准确检测多种重要食源性病原体的方法，对于保障“从农田到餐桌”的食品安全具有迫切的现实意义。这项发表在《Scientific Reports》上的研究，正是为了应对这一挑战，致力于寻找更优的检测方案。
研究者为开展这项研究，主要运用了几个关键技术方法。首先，他们进行了大规模的基因组学分析（genomic analysis），从海量的细菌基因组数据中筛选潜在的特异性基因。其次，基于筛选出的标志基因，研究团队设计并优化了用于同步检测的分子生物学检测体系。第三，他们通过严格的实验评估了所建立检测方法的性能，包括分析其特异性（specificity）和灵敏度（sensitivity）。特异性评估使用了一个包含多种目标菌和非目标菌的菌株集合。
本研究的结果主要分为几个部分。
新型标志基因的筛选与鉴定
通过大规模基因组分析，研究人员从庞大的细菌基因组数据库（包含1,460,756个基因组）中，通过生物信息学筛选，为EHEC O157:H7鉴定出保守基因z0340，为沙门氏菌鉴定出保守基因sbcC。这两个基因被确定为具有高度种/血清型特异性的新型分子标志物。
多重PCR和多重TaqMan qPCR检测方法的建立
基于新发现的z0340和sbcC基因，并结合前期已报道的克罗诺杆菌标志基因ygcB，研究人员成功开发了能够同时检测这三种病原体的多重PCR（multiplex PCR）和多重TaqMan定量PCR（multiplex TaqMan qPCR）方法。这实现了从单一反应中获取三种病原体存在信息的目标。
检测方法的特异性验证
为了验证方法的可靠性，研究人员使用了一个包含15株克罗诺杆菌、1株EHEC O157:H7、7株沙门氏菌以及100株其他常见环境细菌和病原体的庞大菌株集合进行特异性测试。结果表明，无论是多重PCR还是多重TaqMan qPCR方法，对所有目标菌株均能准确检出，而对所有非目标菌株均无交叉反应，显示出100%的特异性。
检测方法的灵敏度评估
研究进一步评估了两种方法的检测下限。结果显示，多重PCR方法的检测限为1 pg/μL，而更灵敏的多重TaqMan qPCR方法的检测限可达0.5 pg/μL，表明所建立的方法具有较高的检测灵敏度，能够捕捉到微量的目标核酸。
研究结论与讨论部分强调了本工作的创新性与应用价值。本研究通过先进的生物信息学手段，成功挖掘出用于EHEC O157:H7和沙门氏菌检测的新型、高特异性标志基因。将这些新基因与已知的克罗诺杆菌标志基因结合，所构建的多重分子检测体系，实现了对三种重要食源性致病菌的同步、特异、灵敏检测。这一成果为食品中多重病原体的高通量筛查提供了有力的技术工具，不仅简化了检测流程，提高了效率，也为食品安全监测和食源性疾病暴发的快速溯源与应对提供了新的技术方案，具有重要的公共卫生意义和应用前景。
