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微生物污染引起的食物中毒是国内外食品安全领域中的主要问题,目前急需发展一个新型、快速、特异和灵敏的检测食品中致病菌的方法。本课题结合细胞生物学、免疫学、光学等技术领域的最新成果,以大肠杆菌0157:H7(Escherichiacoli O157：H7)为模式菌,探讨了以B细胞作为生物传感器受体元件检测食源性致病菌的可能性,并研究了两种基于B细胞的生物传感器技术。1.E.coli O157：H7和B细胞的相互作用研究了特异性表达抗E.coli O157的IgM的B细胞作为生物传感器中识别元件的生长特性和I gM的活性。用流式细胞术研究B细胞捕获不同浓度E.coli0157：H7的情况,以及B细胞与E.coli O157：H7孵育不同时间后的活力。结果显示,该B细胞具有I gM活性,当与E.coli O157：H7孵育1小时,不同浓度细菌对B细胞活力均无影响;表明该B细胞可以作为生物传感器中的生物识别元件用于构建基于细胞的生物传感器进行食源性大肠杆菌检测。2.基于化学钙离子指示剂B细胞生物传感器的构建该试验目的是开发一个基于化学钙离子指示剂的B细胞生物传感器。当加载了Fura-2的B细胞与菌体接触后,B细胞受体(B cell receptor, BCR)介导的钙离子信号通路被激活,由此导致胞质内钙离子浓度在数秒内升高,高浓度钙离子与Fura-2进行结合从而导致其荧光信号的改变以报道靶标致病菌的存在。本试验中的B细胞生物传感器在30μL体系中,可以检测E. coli 0157:H7的菌体数量低至18个细胞,检测范围为102至105 CFU/mL,检测时间从样品准备到检测可在10 min左右完成。最后,用该B细胞生物传感器对非靶标致病菌和食品样品中的E. coli 0157:H7进行了检测,发现该传感器显示出了优良的特异性。3.基于遗传工程钙离子指示剂B细胞生物传感器的构建在该试验中,使用一个遗传编码的钙离子指示剂(genetically encoded Ca2+ indicators,GECI)作为报告子,构建了一个基于荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)的B细胞生物传感器。当E. coli 0157:H7与B细胞膜表面的IgM结合时会激活BCR介导的钙离子信号通路,导致胞内钙离子浓度的瞬时增强,继而触发GECI TN-XXL的FRET发生以报告致病菌的存在。结果证实TN-XXL和基于FRET的方法构建出的B细胞生物传感器用于检测靶标致病菌具有高灵敏性,并可以在10 min内完成检测并无需样品的前富集。这可以构建一个通过观测BCR激活而用于检测致病菌存在的通用方法,可用于检测对B细胞有特异性的致病菌。这两种技术可以实现对大肠杆菌0157：H7快速、灵敏和特异的检测,为今后细胞生物传感器用于食品中大肠杆菌或其他重要食源性致病菌的快速检测奠定了工作基础。