基于MCDA-CRISPR双重信号放大系统建立快速布鲁氏菌检测方法以降低输血传播性疾病

为什么献血中潜伏的感染很重要

大多数伸出胳膊献血的人并不会想到自己可能在不知情的情况下传播一种由动物传播的严重感染——布鲁氏菌病。然而在该病流行的地区，外表健康的献血者中的隐性感染可能会在常规筛查中被漏检，进而流向易感患者。本研究介绍了一种快速、低成本的实验室检测方法，能够在一小时内用简单设备在献血样本中检测出布鲁氏菌，并有助于在高风险地区提高输血安全性。

一种隐匿但广泛存在的动物疾病

布鲁氏菌病由通常在羊、山羊和牛等家畜中传播的细菌引起。人类可通过未经巴氏灭菌的乳制品、接触动物，或更少见的情况下通过人际传播而感染。该病可持续数月，表现为发热、乏力、关节痛及器官功能问题，治疗后常复发。由于其症状与许多其他疾病相似，往往被漏诊或延迟诊断，真实病例数被认为远高于官方统计。在中国北方的牧区，包括新疆，布鲁氏菌病尤为多见，这引发了对表面健康的献血者可能携带感染的担忧。

现有输血安全网的漏洞

医院已对献血进行艾滋病和肝炎等病毒的筛查，采用抗体检测和分子检测相结合的方式。但布鲁氏菌病通常不在常规检测清单中。传统的布鲁氏菌检测方法，如培养，耗时、技术要求高且需高等级生物安全设施，不适合对保质期短的血制品（如血小板）进行常规筛查。检测抗体的血清学方法可能漏检极早期感染，且难以明确区分既往感染和现时感染。基于常规 PCR 的分子检测更为敏感，但依赖昂贵设备和熟练人员，限制了其在基层或农村实验室的应用。

由两种强大工具构建的一小时新检测

作者将两种现代分子技术整合为一个简化的检测流程，称为 MCDA-CRISPR。第一个环节是多重交叉位移扩增（MCDA），可在恒温条件下快速扩增布鲁氏菌的微小 DNA 片段，无需复杂的加热循环。该步骤使用十个精心设计的短引物，分别结合布鲁氏菌特异基因的不同位点，确保只有目标序列被扩增。第二个环节基于最初用于基因编辑的 CRISPR-Cas12a 系统，充当可编程的分子传感器。一旦识别到被扩增的布鲁氏菌 DNA，Cas12a 会切割邻近的 DNA 探针，从而释放出在简单紫外灯下可见的强荧光信号。

新检测的性能如何

在实验室验证中，MCDA-CRISPR 方法的检测限低至每反应一个飞克级（fg）的布鲁氏菌 DNA——大约比在相同样本上运行的常规 PCR 敏感高 100 倍。得益于 MCDA 引物覆盖多个靶点以及 CRISPR 传感器的特异性，该方法能在 20 种其他细菌和病毒中准确区分布鲁氏菌且无假阳性。整个检测在 64 °C 单一温度下进行，仅需水浴箱，CRISPR 步骤约五分钟即可得到清晰读数。阳性试管在紫外光下发亮，或在基础荧光读数仪上显示强信号，而阴性样本则保持暗淡，使得在装备较为简单的实验室中也能直观判读结果。

真实献血样本揭示的隐性风险

为评估该方法在实验室外的表现，研究团队在新疆乌鲁木齐对 3000 多名献血者的血样进行了检测。初筛抗体检测提示 18 例样本可能暴露于布鲁氏菌。经细菌培养——作为参考标准——确认其中 17 例为阳性。新的 MCDA-CRISPR 检测吻合这 17 例阳性，甚至检测出一例常规 PCR 未检出的弱阳性样本。这表明该方法既高度准确又具实用性。结果也强调，即便献血者已通过常规感染检测，仍可能存在未被察觉的布鲁氏菌感染，如不进行针对性筛查，可能构成风险。

对更安全输血和公共卫生的意义

通过将快速的 DNA 扩增与高特异性的 CRISPR 传感器结合，本研究提供了一种简单且高度敏感的检测手段，有望在布鲁氏菌流行地区提高输血安全性。该方法不依赖昂贵仪器，约一小时内完成，且可用基础设备直观读出，适合地区血站和小型医院应用。尽管仍需进一步优化流程以降低污染风险并扩展以检测不同布鲁氏菌类型，该方法为在资源有限地区发现献血者的隐匿感染并增强公共卫生防线提供了可行途径。

引用: Fu, X., Zhao, F., Ge, J. et al. Establishment of a rapid Brucella detection method based on MCDA-CRISPR dual signal amplification system for reducing transfusion-transmitted diseases. Sci Rep 16, 13660 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43610-9

关键词: 布鲁氏菌病, 输血安全, CRISPR 诊断, 快速感染检测, 现场筛查