Rapid detection of Mycobacterium tuberculosis in sputum with a solvatochromic trehalose probe.
Rapid detection of Mycobacterium tuberculosis in sputum with a solvatochromic trehalose probe.
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DOI：
10.1126/scitranslmed.aam6310
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发表时间：
2018-02-28
影响因子：
17.1
通讯作者：
Bertozzi CR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kamariza M;Shieh P;Ealand CS;Peters JS;Chu B;Rodriguez-Rivera FP;Babu Sait MR;Treuren WV;Martinson N;Kalscheuer R;Kana BD;Bertozzi CR
结核病 (TB) 是传染性细菌性疾病导致死亡的主要原因。检测活动性疾病的诊断工具较差，困扰着结核病控制计划并影响患者护理。准确检测结核病的病原体——活结核分枝杆菌（Mtb），可以改善结核病的诊断和患者的治疗。我们报告说，可以用荧光海藻糖类似物特异性检测分枝杆菌和其他棒状杆菌。我们设计了一种 4-N,N-二甲氨基-1,8-萘酰亚胺缀合的海藻糖 (DMN-Tre) 探针，当从水性环境转变为疏水性环境时，该探针的荧光强度增加了 700 倍以上。这种增强发生在 DMN-Tre 代谢转化为海藻糖单菌酸酯并掺入放线菌的菌膜中时。 DMN-Tre 标记可实现分枝杆菌和棒状杆菌物种的快速、免清洗可视化，无需对革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌进行非特异性标记。 DMN-Tre 标记在几分钟内即可检测到，并被分枝杆菌的热杀死所抑制。此外，与临床使用的金胺染色不同，DMN-Tre 标记通过结核病药物治疗而减少。最后，DMN-Tre 对结核病阳性人痰样本中的 Mtb 进行了与金胺染色类似的标记，表明这种操作简单的方法可用于结核病诊断。
Tuberculosis (TB) is the leading cause of death from an infectious bacterial disease. Poor diagnostic tools to detect active disease plague TB control programs and affect patient care. Accurate detection of live Mycobacterium tuberculosis (Mtb), the causative agent of TB, could improve TB diagnosis and patient treatment. We report that mycobacteria and other corynebacteria can be specifically detected with a fluorogenic trehalose analog. We designed a 4-N,N-dimethylamino- 1,8-naphthalimide–conjugated trehalose (DMN-Tre) probe that undergoes >700-fold increase in fluorescence intensity when transitioned from aqueous to hydrophobic environments. This enhancement occurs upon metabolic conversion of DMN-Tre to trehalose monomycolate and incorporation into the mycomembrane of Actinobacteria. DMN-Tre labeling enabled the rapid, no-wash visualization of mycobacterial and corynebacterial species without nonspecific labeling of Gram-positive or Gram-negative bacteria. DMN-Tre labeling was detected within minutes and was inhibited by heat killing of mycobacteria. Furthermore, DMN-Tre labeling was reduced by treatment with TB drugs, unlike the clinically used auramine stain. Lastly, DMN-Tre labeled Mtb in TB-positive human sputum samples comparably to auramine staining, suggesting that this operationally simple method may be deployable for TB diagnosis.
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