WMicrotracker助力高效篩查水生生物毒素

核心提示： 智利康塞普西翁大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了一種基于斑馬魚(yú)幼蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)行為的新型生物檢測(cè)方法（ZebraBioTox），該方法利用先進(jìn)的WMicrotracker®紅外微光束運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)麻痹性（PSP）和遺忘性（ASP）生物毒素的高靈敏、自動(dòng)化檢測(cè)，為環(huán)境安全監(jiān)測(cè)和水產(chǎn)品安全提供了強(qiáng)有力的互補(bǔ)工具。相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際知名期刊《International Journal of Molecular Sciences》。

 
背景：

有害藻華（HABs）事件的全球性增加，對(duì)食品安全和水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)的麻痹性貝類毒素（PSP）檢測(cè)方法，如小鼠生物檢測(cè)法（MBA）存在倫理爭(zhēng)議，而高效液相色譜熒光檢測(cè)法（HPLC/FLD）則成本高昂且需要專業(yè)人員操作。開(kāi)發(fā)更易獲取、靈敏且符合倫理的檢測(cè)技術(shù)迫在眉睫。

技術(shù)突破：WMicrotracker®的核心作用

在本項(xiàng)研究中，WMicrotracker® ONE設(shè)備（PhylumTech, Argentina） 扮演了核心角色。該設(shè)備基于紅外（IR）微光束散射原理，能夠?qū)崟r(shí)、自動(dòng)化地記錄96孔板中單個(gè)或多個(gè)斑馬魚(yú)幼蟲(chóng)的自發(fā)運(yùn)動(dòng)（Locomotor Activity, LMA）。這種非侵入式的檢測(cè)方式，消除了人工觀察的偏差，顯著提高了數(shù)據(jù)的客觀性和可重復(fù)性。

 
應(yīng)用與驗(yàn)證：精準(zhǔn)捕捉神經(jīng)毒素效應(yīng)

研究團(tuán)隊(duì)利用WMicrotracker®，結(jié)合優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件（如選用5日齡幼蟲(chóng)、小體積孵育、個(gè)體測(cè)試），對(duì)斑馬魚(yú)幼蟲(chóng)暴露于不同濃度的純品毒素（如石房蛤毒素STX、軟骨藻酸DA）后的運(yùn)動(dòng)變化進(jìn)行了精確量化：

1.麻痹性毒素（PSP如STX）： WMicrotracker®成功檢測(cè)到毒素引起的LMA顯著下降，呈劑量和時(shí)間依賴性。例如，0.8μg/mL STX在1小時(shí)內(nèi)即可顯著抑制運(yùn)動(dòng)，而0.2μg/mL STX在5小時(shí)暴露后效應(yīng)顯著。該方法對(duì)STX的平均最低可見(jiàn)效應(yīng)濃度（LOEC）低至約0.26μg/mL（暴露10小時(shí)）。

2.遺忘性毒素（ASP如DA）： 與麻痹效應(yīng)相反，WMicrotracker®清晰記錄到DA誘導(dǎo)的幼蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)亢進(jìn)（Hyperactivity）。在黑暗條件下，低至10μg/mL的DA即可引發(fā)顯著的LMA增加。這表明該設(shè)備同樣適用于檢測(cè)具有興奮性神經(jīng)毒性的物質(zhì)。
 

 
優(yōu)勢(shì)與價(jià)值：

• 高靈敏度與特異性： WMicrotracker®自動(dòng)化LMA檢測(cè)結(jié)合研究人員手動(dòng)評(píng)估的補(bǔ)充響應(yīng)（如觸碰反應(yīng)、身體平衡），使得ZebraBioTox檢測(cè)方法對(duì)PSP的檢測(cè)閾值達(dá)到0.1-0.2 μg/mL STX當(dāng)量，對(duì)DA的檢測(cè)閾值為10 μg/mL，靈敏度足以滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品安全篩查需求。

• 高通量、低成本： 基于96孔板設(shè)計(jì)，僅需少量樣品（50-100μL孵育體積）和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（每個(gè)處理組11只幼蟲(chóng)），大大降低了測(cè)試成本，尤其適合昂貴或稀缺樣品的初步篩查。

• 自動(dòng)化、客觀化： 消除了人工觀察的主觀性，提供實(shí)時(shí)、定量的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

• 符合3R原則： 使用斑馬魚(yú)胚胎/幼蟲(chóng)替代哺乳動(dòng)物（如小鼠生物檢測(cè)法），更符合動(dòng)物福利倫理。

• 快速便捷： 急性暴露測(cè)試周期僅需24小時(shí)（其中核心LMA記錄通常為4-10小時(shí)），效率高。

 
應(yīng)用前景：

該研究的主要作者之一，Alejandra Llanos-Rivera教授指出：“WMicrotracker®設(shè)備是我們成功建立ZebraBioTox生物檢測(cè)法的關(guān)鍵技術(shù)支撐。其自動(dòng)化和高靈敏度的特性，使得這種方法有潛力成為官方檢測(cè)方法（如HPLC）的重要補(bǔ)充工具，用于環(huán)境水體、飲用水源、水產(chǎn)品中神經(jīng)毒性生物毒素的快速篩查和預(yù)警。” 隨著全球氣候變化導(dǎo)致的有害藻華事件增多，此類高效、經(jīng)濟(jì)的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)需求將日益迫切。

關(guān)于WMicrotracker®:

WMicrotracker® ONE是由PhylumTech公司開(kāi)發(fā)的一款專為高通量篩選設(shè)計(jì)的小型動(dòng)物活動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)儀。其基于紅外微光束技術(shù)，廣泛應(yīng)用于藥物篩選、毒理學(xué)研究、行為遺傳學(xué)等領(lǐng)域，尤其適用于斑馬魚(yú)、線蟲(chóng)等模式生物。

論文信息：

De la Paz, J.F.; Zambrano, N.O.; Ortiz, F.C.; Llanos-Rivera, A. A New Bioassay for the Detection of Paralytic and Amnesic Biotoxins Based on Motor Behavior Impairments of Zebrafish Larvae. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 7466.
doi.org/10.3390/ijms24087466
 

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