餐桌上的科學家

快速偵測飲用水大腸桿菌 基因工程病毒來幫忙

2018/10/29 157 0

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大腸桿菌超標總是飲食安全的隱憂,令人防不勝防,對於飲水消毒系統尚未健全的第三世界國家更是如此。根據世界衛生組織(WHO)的統計,每年大約有6萬3千人因吃喝下含有大腸桿菌的食物或水而死亡,且大部分受到污染的水源集中在貧窮或開發中國家。許多科學家已經開發出能夠以低成本過濾水源的產品,而這次基因工程病毒也站上乾淨飲水挑戰第一線。

近日美國康乃爾大學(Cornell University)研究人員研究出一種可以在水中就發現大腸桿菌的基因工程病毒:噬菌體T7NLC。它能夠敏銳及快速地偵測出肉眼無法辨識的大腸桿菌,對於大型檢驗室無法觸及的偏遠地區水質控管將大有助益。

噬菌體為病毒的一種,而噬菌體T7NLC特別之處在於研究人員透過遺傳工程讓噬菌體帶有一種熒光素酶(NLuc luciferase)酵素的基因,近似於讓螢火蟲發光的蛋白質。 這種基因來自於一種深海蝦(Oplophorus gracilirostris)的熒光素酶,深海蝦原本藉由分泌這種生物發光的藍色液體作為防禦機制。

由於熒光素酶會與碳水化合物(糖)結合劑融合,所以當噬菌體在水中發現大腸桿菌時,它會使大腸桿菌受感染,並產生一種融合酶,且噬菌體會將其DNA射入細菌中,然後噬菌體裂解(打開)細菌,釋放酶以及其他噬菌體攻擊其他大腸桿菌,粘附於纖維素纖維的熒光素酶也會開始發出藍光,成為水是否遭受大腸桿菌污染的指標。

與過去的需要耗時數天甚至數週、千里迢迢運送檢體到大實驗室的檢驗技術相較,運用噬菌體T7NLC的檢測方式只需要3小時就可以得知檢測結果,即便水體中的大腸桿菌濃度較低也能測出。
大腸桿菌。Photo by Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH on Wikipedia
有效檢測飲用水中的大腸桿菌之所以受到重視,不僅是因為其可能導致的腸道出血性大腸桿菌感染症會致病、致死,更因為大腸桿菌的存在是檢驗水源是否遭到糞便污染的指標性參考,同時也能推測出水中可能包含其他病原體。

目前該技術已發表於期刊上,未來有待進一步走出實驗室,成為打擊污染水源的利器,改善世界每個角落的飲用水品質。

資料來源:Science DailyForbes

文章來源: 文/陳亞辰