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导读
A型肉毒毒素（BoNT/A）是目前已知最强效的神经毒素，且在医药和医美领域应用广泛，因此研发BoNT/A的生物活性检测方法对其中毒诊断和生产中的效价测定意义重大。然而，传统检测方法，如小鼠生物检测法（MBA），虽然被认为是“金标准”，但其周期长、成本高、操作复杂且依赖动物实验，难以满足现代工业的快速生产需求。近期，兰州大学王东升教授团队开发了一种基于荧光共振能量转移（Förster Resonance Energy Transfer, FRET）的创新性传感器体系，为BoNT/A的检测提供了全新的技术解决方案。研究团队优化了FRET荧光对的设计，成功克服了传统体系中光谱重叠、信号不稳定等技术瓶颈，通过更优的光谱分离和高效能量转移，显著提升了检测性能。为肉毒毒素检测提供了灵敏、快速、无动物实验的替代方案。该工作以“EGFP/RFP-based FRET Sensors for Botulinum Neurotoxin A Biological Activity Detection and Methodological Validation”发表在国际分析化学Top期刊《Analytica Chimica Acta》上。《Analytica Chimica Acta》是以分析化学综合研究为特色的国际顶尖期刊，专注于分析化学领域的重要课题和前沿进展。
论文通讯单位：兰州大学药学院、兰州大学稀有同位素前沿科学中心
论文合作单位：国药集团中国生物-兰州生物-兰州大学神经疾病药物联合创新中心
https://doi.org/10.1016/j.aca.2024.343546
图1 基于FRET的生物传感器进行BoNT/A的活性检测。通过BoNT/A的底物SNAP25将EGFP和RFP连接起来，在BoNT/A发挥活性作用时，FRET现象减弱或消失，以此测定BoNT/A的活性。
研究团队采用EGFP和DsRED荧光对，构建了基于FRET的分子传感器EGFP-SNAP25-DsRED，专用于检测肉毒毒素（BoNT/A）的内切酶活性。当BoNT/A切割SNAP-25连接蛋白后，荧光供体与受体的距离发生变化，导致FRET信号显著降低或消失，从而实现对毒素活性的快速检测。实验表明，该分子传感器在毒素浓度范围从7.8 U到125 U内具有良好的线性响应，灵敏度可达4 U。同时，该研究通过优化缓冲液、温度及反应时间，确保了检测过程的高精确性与重复性（图2）。
图2 基于FRET的分子传感器BoNT/A活性检测验证
在此基础上，研究团队进一步开发了基于FRET的细胞传感器。通过在神经母细胞瘤细胞（Neuro-2a）中稳定表达EGFP-SNAP25-tDimer2，采用共聚焦成像技术，实现了对BoNT/A中毒全过程的监测。该体系灵敏度可达100 pM，并能够量化从3.125 nM到50 nM的毒素浓度变化，特异性强。
图3 基于FRET的细胞传感器BoNT/A活性检测验证
该研究团队开发的双层次的FRET检测体系具有多方面的应用潜力，一方面，分子传感器为快速筛查食品、环境样本中的肉毒毒素污染提供了高效工具；另一方面，细胞传感器能够为工业生产中毒素活性检测和解毒剂研发提供强有力的技术支持。该研究提供了快速、无动物实验的肉毒毒素检测替代方案，尤其在检测效率、操作简便性及结果稳定性方面表现出显著优势，为肉毒毒素检测开辟了新的方向。未来随着技术的进一步优化，这一体系有望推广至更多毒素检测和生物功能研究中，为公共卫生、食品安全和工业生产提供更加完善的解决方案。
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