英文原题：Capture-SELEX for Chloramphenicol Binding Aptamers for Labeled and Label-free Fluorescent Sensing

氯霉素是一种可以用于治疗多种细菌感染的广谱抗生素，它最初由一种土壤放线菌属的委内瑞拉链霉菌产生，经过化学改良后成为了一种强效药物。氯霉素可以治疗许多感染病，如肺炎、中耳炎、结膜炎、牙周炎等。它也被广泛用于动物饲料中，以预防和治疗家禽和家畜的感染病。然而，氯霉素容易导致骨髓抑制、贫血、过敏反应等负面反应，且其在医疗和养殖领域存在滥用和使用不当的现象。因此，一些国家和地区已经禁止或限制了氯霉素的使用。

核酸适配体技术是一种灵敏度高的分子生物学检测方法，可用于检测氯霉素等抗生素的残留。但是目前已报导的氯霉素适配体均通过固定靶标分子获得，而且所固定分子中的两个氯原子均已被去掉。作者团队早先验证过一条截短过的序列对氯霉素没有结合能力（Microchimica Acta, 187, 668，2020）。因此，筛选新的结合能力强的氯霉素适配体对氯霉素的可靠灵敏检测具有重要的意义。

本文通过杂交固定DNA文库的筛选方法获得了新的三类不同的氯霉素适配体，其中一类的解离常数达到9.8 µM。与先前文献中报道的氯霉素适配体对比，本文筛选的适配体存在清晰的二级结构，且与氯霉素的结合能力强。标记和非标记的荧光生物传感器进一步证实了该适配体的结合能力强，且能够实现氯霉素可靠检测。

图1列举了氯霉素（CAP）的结构和早先文献中用于固定的CAP base的结构，对比二者可以看出氯霉素中的氯原子被移除。刘珏文研究团队使用未经修饰游离的氯霉素分子，获得了至少三类适配体分子，其有代表性的二级结构也在图中呈现。

图1. 氯霉素的结构（A）和已经获得适配体的一级和二级结构（B-E）。

图2.（A）CAP1，（B）CAP3，（C）CAP4与氯霉素结合的等温滴定量热数据。

随后，作者分析了已发表的其他氯霉素适配体。图3A是2011年报道的80碱基的一个适配体序列，图3B中是更广泛使用的截短后的序列，其仅保留了其40个随机碱基部分。作者发现这40个碱基有多种折叠方式，但均与全长序列不一致。且全长序列没有结合放热信号，等温热滴定未能能证实其与氯霉素结合。另外，RNA的适配体含有大量A碱基（图3C），而报道筛选的DNA适配体则富含G碱基。

图3.已发表的氯霉素的适配体结构（A， B， C）及等温滴定量热结果（D）。

最后，作者设计了基于链替代反应的荧光传感器来检测氯霉素。具体来说，将CAP1适配体标记荧光基团，短互补链标记荧光淬灭基团，氯霉素与适配体结合后，荧光基团远离淬灭基团，荧光发生变化。该链替代传感设计证实了CAP1可特异性地结合氯霉素。另外，依据CAP1富含G碱基的特征，作者进一步设计了基于硫黄素T无需标记检测氯霉素的荧光法，获得了1 µM的检测限（图4），并实现了在湖水和生活废水中的检测。

图4. （A）基于硫黄素T非标记检测CAP的荧光传感原理示意图；（B）荧光随CAP浓度的变化；（C）不同抗生素存在条件下的荧光结果；（D）实际样品中荧光随CAP浓度的变化。

相较于之前发表过的工作，该工作获得了高质量的氯霉素适配体。作者预期CAP1适配体在环境检测和健康监测等方面将有广泛的应用前景。

本文第一作者为博士生赵熠宸，第二作者为本科生李泽翰，通讯作者为刘珏文教授。

刘珏文，加拿大滑铁卢大学化学系教授，博士生导师。获得加拿大化学会Fred Beamish奖，和McBryde奖章，并于2019年入选加拿大皇家学会（青年学院）。近年来在Chem. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Anal. Chem.等期刊上发表研究论文共计400余篇，文章总引用数达38000余次，H-index为93。入选2022年高被引学者。现担任Biosensors & Bioelectronics核酸部分编辑，Trends in Analytical Chemistry (TrAC)，《中国化学快报》，FACETS等杂志副主编，Journal of Analysis and Testing编委，和Langmuir，Analytical Methods, Sensors, Particle and Particle Systems Characterization编委会顾问。