酵母菌的作用专题之小小酵母菌有了大用处：可实时监控PM2.5毒性

要茂盛说,课题组利用GFP标记的酵母菌,与拟研究的酵母菌蛋白一一“绑”在一起。就像是个“卧底”,当PM2.5对酵母菌发生了某些损伤,相对应的GFP蛋白就会表达并发光,然后被酵母菌蛋白荧光自动检测平台“捕捉”到,这样就好像“实时监测到不同地区每辆车的行驶拥挤状况”,从而可以更好地了解PM2.5的损伤机理。检测数据还可远距离信息传输,“即使我在国外开会,也能及时收到放在北京的设备发出的检测信息”。

要茂盛说,自动检测平台使用的是生物芯片,即把多个不同GFP标记的活体酵母菌放在一个芯片的不同地方,酵母菌在芯片里的培养液中只能小范围移动。“当人体吸入PM2.5,人体组织细胞与其接触发生交互反应,如同该系统酵母菌与颗粒物的接触。酵母菌蛋白又与人体蛋白相似,所以PM2.5对酵母菌的损害可推断出对人体的相关损害。不过,对酵母菌损害的响应时间快慢取决于PM2.5的浓度。”

揭示PM2.5对人具体致病毒性机制

要茂盛认为,PM2.5毒性的实时在线监测系统的成果,与北京大学物理学院副教授罗春雄领导的研究团队努力是分不开的,而且是“站在巨人的肩膀”上,建立在两个诺贝尔奖的科学成果基础之上研发的,具有非常强的学科交叉性。

目前,此项研究成果已申请国家发明专利。课题组正在利用该系统对不同国家、不同地区大气中的PM2.5毒性进行检测和研究,同时也在筛查更多的有响应的酵母菌蛋白并研究其灵敏度、响应毒性精准度的标定,从而进一步全方位揭示PM2.5对人体的具体致病机制。

“未来,我们还将人工合成一些比较灵敏的基因,绑定新基因后,酵母菌对PM2.5毒性的响应就会更灵敏、更迅速、更有针对性,可以实现精准检测。”要茂盛说。

要茂盛表示,对PM2.5毒性的实时在线监测系统是建立在他的“实时在线甄别空气中的致病微生物系统-GREATpa”成果的基础上的。

空气中的微生物无色无味、具有潜伏性、瞬间性。如果不能对空气微生物进行实时监测,那么就无法及时发现空气中潜在的微生物危害,从而可能造成非常严重的后果,如疫情爆发、生物恐怖袭击等。

“实时在线甄别空气中的致病微生物系统”在应对突发的公共卫生事件以及临床呼吸系统感染诊断以及生物预警、国防军事防恐等领域具有重要的应用价值。要茂盛希望,在不久未来基于活体酵母菌传感器的PM2.5毒性的实时在线监测系统能够在我国应对雾霾危害、保护公众健康方面发挥积极的作用。