(通訊員: 肖佳旭)近日,我校動物科學技術學院、動物醫學院國家獸(shou) 藥殘留基準實驗室彭大鵬教授團隊基於(yu) 一種計算化學輔助半抗原篩選策略製備了一種氧氟沙星(OFL)單特異性和超靈敏的單克隆抗體(ti) ,解析了其分子識別機製並建立了動物源食品中的ic-ELISA方法和GICA方法以監測OFL殘留。研究成果以“Monospecificand ultrasensitive detection of ofloxacin: A computational chemistry-assistedhapten screening strategy and analysis of molecular recognition mechanism”為(wei) 題發表於(yu) Journal of Hazardous Materials。該研究提出、應用並驗證了一種計算化學輔助半抗原篩選策略,成功開發了一種單特異性和超靈敏的單克隆抗體(ti) (mAb),同時深入分析了抗原與(yu) 抗體(ti) 之間的分子識別機製,為(wei) 後續抗體(ti) 的靶向修飾和進化奠定了基礎,計算化學的應用對於(yu) 單特異性mAb的製備和靈敏度的提高是極為(wei) 有利的。
食品和環境中氟喹諾酮類藥物(FQs)的汙染已對全球生態平衡和公共衛生安全造成了嚴(yan) 重威脅。氧氟沙星(OFL)抗菌作用強且吸收良好,是 FQs 中使用最廣泛的藥物之一,在世界範圍內(nei) 被廣泛應用於(yu) 畜牧養(yang) 殖和水產(chan) 養(yang) 殖來預防動物疾病,並且在環境殺菌和人類疾病治療中同樣備受好評。但是,由於(yu) FQs的過度使用導致動物食品中殘留超標的報道屢有發生。多數研究表明FQs的濫用已經嚴(yan) 重加劇了細菌耐藥性的發生並且進入食物鏈後因其具有多種毒性作用會(hui) 對人類健康造成巨大威脅。因此,研究更精準、更靈敏、更快速、更簡便的檢測技術對FQs的管控和監管具有重要意義(yi) 。傳(chuan) 統的快速檢測方法中免疫分析方法是應用最廣泛、最成熟的,其核心為(wei) 單克隆抗體(ti) (mAb)的性能,但是由於(yu) FQs分子的高度相似性,導致現階段的已有的mAb均為(wei) 廣譜性的,這種廣譜性抗體(ti) 麵對不同藥物管控要求不同的條件下,在實際檢測中假陽性時長發生,嚴(yan) 重影響監測效率。
基於(yu) 此,本研究提出了一種計算化學輔助半抗原篩選策略,通過對16種常見FQs分子的綜合比較研究,精確提取了抗原表位性質的差異並成功製備了用於(yu) OFL的單特異性超靈敏的mAb-3B4。篩選的氟羅沙星(FLE)半抗原應用於(yu) 異源競爭(zheng) 策略使 mAb-3B4 的靈敏度提高了20倍,並且在受管控的FQs中僅(jin) 與(yu) 馬保沙星(MAR)發生交叉反應。此外,還首次構建了用於(yu) OFL的單鏈抗體(ti) (scFv),深入分析了抗原與(yu) 抗體(ti) 之間的分子識別機製,並揭示了負責OFL特異性和敏感性的關(guan) 鍵氨基酸位點。丙氨酸掃描突變實驗驗證了抗原抗體(ti) 發生相互作用的關(guan) 鍵位點,證明了分子識別機製的可靠性。最後,建立了在動物源性食品中用於(yu) 檢測OFL的ic-ELISA和GICA方法。該研究為(wei) 單特異性單克隆抗體(ti) 的製備提供了新的思路,完善了FQs的監測體(ti) 係。
盡管本研究中製備的mAb-3B4對OFL具有高度特異性,但在受管控的FQs中仍與(yu) MAR具有顯著的交叉反應。在實際應用中,這仍然沒有達到完美的檢測標準。隨著快速檢測要求的逐步提高,單特異性快速檢測產(chan) 品將是未來的重要趨勢。然而,由於(yu) 化合物的高度相似性,這在快速檢測行業(ye) 中將是一個(ge) 即將麵臨(lin) 的大挑戰,本研究為(wei) 單特異性分子識別元件的製備提供了有力的理論支撐和技術保障。

我校動物科學技術學院、動物醫學院碩士研究生肖佳旭為(wei) 本論文的第一作者,我校動物科學技術學院、動物醫學院彭大鵬教授和重慶師範大學生命科學學院樂(le) 濤教授為(wei) 共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金(32072920和32373067)、國家重點研發計劃(2023YFD1301001)、HZAU-AGIS合作基金(SZYJY2022024)和中央高校基本科研業(ye) 務費專(zhuan) 項資金(2662022DKPY007)的資助。
審核人:彭大鵬