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)研究團隊成功開發(fā)了一種基于斑馬魚幼蟲運動行為的新型生物檢測方法（ZebraBioTox），該方法利用先進(jìn)的WMicrotracker®紅外微光束運動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對麻痹性（PSP）和遺忘性（ASP）生物毒素的高靈敏、自動化檢測，為環(huán)境安全監(jiān)測和水產(chǎn)品安全提供了強有力的互補工具。相關(guān)成果已發(fā)表于國際知名期刊《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）檢測方法，如小鼠生物檢測法（MBA）存在倫理爭議，而高效液相色譜熒光檢測法（HPLC/FLD）則成本高昂且需要專業(yè)人員操作。開發(fā)更易獲取、靈敏且符合倫理的檢測技術(shù)迫在眉睫。

技術(shù)突破：WMicrotracker®的核心作用

在本項研究中，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、自動化地記錄96孔板中單個或多個斑馬魚幼蟲的自發(fā)運動（Locomotor Activity, LMA）。這種非侵入式的檢測方式，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)用與驗證：精準(zhǔn)捕捉神經(jīng)毒素效應(yīng)

研究團隊利用WMicrotracker®，結(jié)合優(yōu)化的實驗條件（如選用5日齡幼蟲、小體積孵育、個體測試），對斑馬魚幼蟲暴露于不同濃度的純品毒素（如石房蛤毒素STX、軟骨藻酸DA）后的運動變化進(jìn)行了精確量化：

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

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)的幼蟲運動亢進(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)備同樣適用于檢測具有興奮性神經(jīng)毒性的物質(zhì)。
 

 
優(yōu)勢與價值：

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

• 高通量、低成本： 基于96孔板設(shè)計，僅需少量樣品（50-100μL孵育體積）和實驗動物（每個處理組11只幼蟲），大大降低了測試成本，尤其適合昂貴或稀缺樣品的初步篩查。

• 自動化、客觀化： 消除了人工觀察的主觀性，提供實時、定量的運動數(shù)據(jù)。

• 符合3R原則： 使用斑馬魚胚胎/幼蟲替代哺乳動物（如小鼠生物檢測法），更符合動物福利倫理。

• 快速便捷： 急性暴露測試周期僅需24小時（其中核心LMA記錄通常為4-10小時），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生物檢測法的關(guān)鍵技術(shù)支撐。其自動化和高靈敏度的特性，使得這種方法有潛力成為官方檢測方法（如HPLC）的重要補充工具，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)濟的生物監(jiān)測技術(shù)需求將日益迫切。

關(guān)于WMicrotracker®:

WMicrotracker® ONE是由PhylumTech公司開發(fā)的一款專為高通量篩選設(shè)計的小型動物活動自動檢測儀。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、線蟲等模式生物。

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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