近日，基因中心在著名生物傳感器研究領域國際期刊Biosensors and Bioelectronics（中科院化學一區TOP，IF=11.8）發表題為“Development of a competitive lateral flow assay utilizing affinity-engineered receptor binding domain (ligand) and human angiotensin-converting enzyme 2 (receptor) for broad-spectrum detection on Betacoronavirus”的研究論文。基因中心為論文第一完成單位，基因中心貝錦龍副研究員為論文通訊作者，在讀博士研究生江霖、王森助理研究員等為論文共同第一作者；華南農業大學動物科學學院、阿根廷國家農業技術研究所（INTA）農業與獸醫研究所生物技術研究所、INTA-國家科學與技術研究委員會聯合農業生物技術與分子生物學研究所等單位參與部分工作。

　　新型β屬冠狀病毒的接連暴發持續威脅全球公共衛生安全，開發廣譜快速篩查手段已成為迫切需求。然而傳統基於抗體——抗原特異性免疫識別機製的側向層析試紙條，僅能識別已知冠狀病毒，適用範圍存在局限。針對上述痛點問題，本研究首次以畢赤酵母（Komagataella phaffii）為底盤細胞，生物合成蛋白質工程改造新冠病毒RBD蛋白，首創基於受體——配體廣譜識別機製的新型競爭性側向層析試紙條，用於評估未知冠狀病毒傳人風險。本研究首先通過分析SARS-CoV-2刺突蛋白的RBD與人血管緊張素轉換酶2（hACE2）hACE2複合物的三維晶體結構，鎖定了498、501位關鍵功能殘基為改造靶點，並設計與構建了多個RBD突變體。然後借助AlphaFold2、Robetta與HADDOCK分子對接技術，多維度開展結構生物學解析，並通過微量熱泳動分子結合動力學檢測技術，證實了Q498Y突變可有效提高RBD對hACE2的結合親和力。以該突變RBD作為核心捕獲配體，搭配膠體金標記hACE2受體探針，構建了競爭型側向層析生物傳感係統。該係統優化後對SARS-CoV-2 S1蛋白的檢測靈敏度較野生型提升約6倍，檢測限低至1.66 μg/mL。同時還通過以SARS-CoV和新發現的蝙蝠RshSTT182/200冠狀病毒的重組RBD為檢測樣本，證實該係統可通過受體——配體分子識別原理，定性評估其他β屬冠狀病毒的傳人風險。

　　本研究不但為廣譜檢測具有傳染特定物種風險的β屬冠狀病毒提供了極具潛力的“概念驗證”平台，在即時檢測（POCT）、海關檢驗檢疫流程以及現場流行病學調查中具有廣闊的應用前景；更為重要的是，本研究首次建立的“受體-配體互作介導的競爭性識別”技術範式，突破了傳統免疫學檢測的分子識別特異性局限，為新發傳染病的前置預警開辟了技術新路徑，奠定了基於受體廣譜識別策略的未知病原風險評估體係化研究的理論與技術基礎。

　　本研究得到了必威betways 高水平農科院建設專項（科技創新領域，項目編號NYQS202628）、廣東省自然科學基金（項目編號2021A1515011072）、國家外國專家局引進海外人才項目（項目編號H20240563）等項目的支持。

　　原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566326005415

圖1 單突變RBD與hACE2分子結合親和力的多維解析圖

圖 2 基於RBD Q498Y的競爭性側向層析檢測平台示意圖與靈敏度優化分析