介绍一篇发表在ACS central science上的文章，文章标题“Chemiluminescent Protease Probe for Rapid, Sensitive, and Inexpensive Detection of Live Mycobacterium tuberculosis”，文章的通讯作者是来自斯坦福大学医学院病理学系的Matthew Bogyo教授。Bogyo课题组目前致力于开发化学工具，用以研究蛋白水解酶在人类疾病中发挥的作用。
本文中，作者报道了一种化学发光的蛋白酶探针，用以实现对结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，Mtb）的定量检测和药敏试验。
结核病是目前全球十大致死原因之一，每年大约有1000万新发病例，由此导致的死亡病例大约有150万例。事实上，通过改善诊疗手段可以挽救其中大多数人的生命，但在经济较落后、医疗设备较为匮乏的地区，能够快速、简单、准确地诊断结核病仍然是一个不小的挑战。目前的诊断方法，如痰液细菌涂片检查、依托GeneXpert平台开发的核酸扩增测试、包括临床分离培养在内的相关药敏试验，仍存在诸多局限，比如过分依赖使用人员的经验、仪器成本太高、不能在早期准确报告结合杆菌的耐药性（这对制定适合患者的抗生素治疗方案很重要）等等，因此难以被推广。本文中，作者声称其开发了一种廉价的、能够实现快速检测的化学发光探针（Fast luminescent affordable sensor of Hip1，FLASH），以克服现有诊断方法的诸多局限性。作者首先介绍了该探针的设计策略。作者设计一种基于Hip1水解酶活性的探针底物，并阐述了选择Hip1作为靶标的充分性：它存在于细胞表面，对于小分子探针而言是高度可及的；它在发病机理中扮演重要角色，说明它将在感染人体过程中表达；人类基因组中不存编码Hip1同源蛋白的基因；更重要的是，Bogyo课题组此前通过化合物库筛选确定了一种被Hip1特异性识别切割的氨基酸序列。同时，作者借鉴前人工作（DOI：10.1002/anie.201904719，10.1002/anie.202011429）引入如图所示的发光基团。酶促裂解后，能自发地发生一系列反应，进而发出绿光。
随后，作者通过实验依次证明了如下几点。其一，FLASH是对Hip1活性敏感的探针，发光信号强度与酶浓度呈正相关。其二，FLASH是Mtb细胞的定量检测探针，发光信号强度与在经过处理的人痰液中孵育一小时后的细胞数量呈正相关；检测限为15000个细胞。其三，FLASH是Mtb细胞的选择性探针。为评估该探针的特异性，作者同时在其他常见病原体的细菌培养物中测量了FLASH信号。结果显示，FLASH对于Mtb的检测限要比其他病原体低三个数量级，表明其具有很高的选择性。其四，FLASH能够实现药物敏感性测试，检测细菌的耐药性和细胞活性。随着RIF（rifampicin，利福平）浓度的增加，FLASH信号和用于检测细胞活性的CTB信号（CellTiter-Blue）均减弱，二者呈现较强的相关性。
最后，作者展望这种以蛋白酶为靶标的化学发光探针能为其他传染病提供经济、高效的诊断。
本文作者：ZF
责任编辑：WQW
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.0c01345
文章引用：DOI：10.1021/acscentsci.0c01345
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