تثبیت جهت دار باکتریوفاژ T4 به منظور تشخیص سریع باکتری اشرشیاکلی به عنوان یک عامل بالقوه بیوتروریسم با استفاده از روش رزونانس پلاسمون سطحی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات نانوبیوتکنولوژی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج)، تهران، ایران

2 کمیته تحقیقات دانشجویی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شاهرود، شاهرود، ایران

3 گروه زیست شناسی، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

چکیده

زمینه و هدف: اشرشیاکلی، به‌عنوان یک سلاح زیستی بالقوه، یکی از خطرناک­ترین انواع باکتری­‌های مورد استفاده در بیوتروریسم است که مسئول بسیاری از بیماری­­ه‌ایی است که از طریق غذا منتقل می‌­شوند. در این پژوهش، با استفاده از تثبیت جهت‌دار باکتریوفاژ، یک زیست حسگر رزونانس پلاسمون سطحی (SPR) برای تشخیص باکتری E. coli طراحی شد.
روش‌ها: به این منظور، ابتدا سطح دیسک طلا با استرپتاویدین اصلاح گردید. سپس، باکتریوفاژ T4 بیوتیلینه شد. بهینه­‌سازی مقادیر بیوتین با استفاده از بررسی فعالیت باکتری­‌خواری آن انجام شد. بعد از تأیید بیوتینیله شدن باکتریوفاژها با استفاده از روش پراکندگی نور دینامیکی (DLS)، باکتریوفاژ T4 از طریق برهم­کنش میان استرپتاویدین و بیوتین به صورت جهت‌دار روی دیسک طلا تثبیت شد.
یافته‌ها: ثابت تعادل تفکیک (KD) 17-10 به‌دست آمد که نشان داد که تمایل برهم­کنش باکتریوفاژ T4-باکتری اشرشیاکلی بسیار زیاد است. با استفاده از حسگر طراحی شده، غلظت باکتری در محدوده 101 تا 109 باکتری در میلی­‌لیتر قابل شناسایی است.
نتیجه‌گیری: از مزایای حسگر طراحی شده می‌­توان به عدم نیاز به برچسب‌گذاری و شناسایی سریع باکتری اشرشیاکلی اشاره نمود.

کلیدواژه‌ها


References 1. Tumbarski YD. Foodborne zoonotic agents and their food bioterrorism potential: A review. Bulg J Vet Med. 2020;23(2):147–59. 2. Zhang X, Shi C, Liu Z, Pan F, Meng R, Bu X, et al. Antibacterial activity and mode of action of ε-polylysine against escherichia coli O157:H7. J Med Microbiol. 2018;67(6):838–45. 3. Laster BA, Harris KB, Lucia LM, Castillo A, Savell JW. Efficacy of trimming chilled beef during fabrication to control Escherichia coli O157:H7 surrogates on subsequent subprimals. Meat Sci [Internet]. 2012;90(2):420–5. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2011.08.011 4. Torun Ö, Hakki Boyaci I, Temür E, Tamer U. Comparison of sensing strategies in SPR biosensor for rapid and sensitive enumeration of bacteria. Biosens Bioelectron. 2012;37(1):53–60. 5. Homola J, Yee SS, Gauglitz G. Surface plasmon resonance sensors: review. Sensors Actuators, B Chem. 1999;54(1):3–15. 6. Tassa C, Duffner JL, Lewis TA, Weissleder R, Schreiber SL, Koehler AN, et al. Binding affinity and kinetic analysis of targeted small molecule-modified nanoparticles. Bioconjug Chem. 2010;21(1):14–9. 7. Morales-Morales HA, Vidal G, Olszewski J, Rock CM, Dasgupta D, Oshima KH, et al. Optimization of a reusable hollow-fiber ultrafilter for simultaneous concentration of enteric bacteria, protozoa, and viruses from water. Appl Environ Microbiol. 2003;69(7):4098–102. 8. Tolba M, Minikh O, Brovko LY, Evoy S, Griffiths MW. Oriented immobilization of bacteriophages for biosensor applications. Appl Environ Microbiol. 2010;76(2):528–35. 9. Favrin SJ, Jassim SA, Griffiths MW. Development and optimization of a novel immunomagnetic separation-bacteriophage assay for detection of Salmonella enterica serovar enteritidis in broth. Appl Environ Microbiol. 2001;67(1):217–24. 10. Gervais L, Gel M, Allain B, Tolba M, Brovko L, Zourob M, et al. Immobilization of biotinylated bacteriophages on biosensor surfaces. Sensors Actuators, B Chem. 2007;125(2):615–21. 11. Pantucek R, Doskar J, Ruzickova V, Kasparek P, Oracova E, Kvardova V, et al. Identification of bacteriophage types and their carriage in Staphylococcus aureus. Arch Virol. 2004;149:1689–703. 12. Kahánková J, Spanová A, Pantucek R, Horak D, Doskar J, Rittich B. Extraction of PCR-ready DNA from Staphylococcus aureus bacteriophages using carboxyl functionalized magnetic nonporous microspheres. J Chromatogr B. 2009;877:599–602. 13. Zaveta K, Lancok A, Marysko M, Pollert E. Superparamagnetic properties of γ-Fe2O3 particles: M¨ossbauer spectroscopy and d.c. magnetic measurements. Czechoslov J Phys. 2006;56:83–91. 14. Barrangou R, Yoon S, Breidt F, Fleming HP, Klaenhammer TR. Characterization of Six Leuconostoc fallax Bacteriophages Isolated from an Industrial Sauerkraut Fermentation †. Appl Environ Microbiol. 2002;68(11):5452–8. 15. Saberi F, Kamali M, Taheri RA, Ramandi MF, Mirnejad R. Development of Surface Plasmon Resonance-Based Immunosensor for Detection of. J Braz Chem Soc. 2016;27(11):1960–5. 16. Feng Y, Chen C, Su L, Hu S, Yu J, Chiu C. Evolution and pathogenesis of Staphylococcus aureus : lessons learned from genotyping and comparative genomics. 2007; 17. Bae T, Baba T, Hiramatsu K, Schneewind O. Prophages of Staphylococcus aureus Newman and their contribution to virulence. 2006;