你應該要知道的食事
美國普渡大學藉由「噬菌體（Phage）病毒」對細菌的專一特異性，設計出一款針對「O157:H7型大腸桿菌（E. Coli O157:H7）」的噬菌體，藉由植入NanoLuc螢光素酶基因片段，並藉由其反應生成物與螢光素Nano-Glo®的進一步反應生成螢光，藉以監測食品是否遭到「O157:H7型大腸桿菌」污染。
撰文=蔡幸儒
說到「病毒」，多數人聯想到的就是疾病、死亡等負面字眼。但其實病毒不完全是站在人類的對立面，巧妙的運用下它也能成為人類揪出食品中毒事件元兇的好助手。美國普渡大學研究團隊便從「噬菌體（Phage）」這種病毒找到檢測出「O157:H7型大腸桿菌（E. Coli O157:H7）」、可用以預防食品中毒的新契機！
「O157:H7型大腸桿菌」每年造成全美9萬多人食品中毒！
根據美國疾病管制與預防中心（Centers for Disease Control and Prevention，簡稱CDC）統計，每年全美境內約有4800萬起食品中毒案例，導致近12.8萬人住院、3000人死亡。其中「O157:H7型大腸桿菌」不僅名列最易導致民眾住院的前5名食品中毒病原菌，每年估計更導致9萬6534位民眾食品中毒。早在1993年，美國知名漢堡連鎖店Jack in the Box便曾因為漢堡的碎牛肉排遭「O157:H7型大腸桿菌」污染且未完全煮熟，造成732萬人爆發感染，4名孩童不幸喪生。
O157:H7型大腸桿菌（E. Coli O157:H7）
為一種人畜共通菌，主要存在於牛、羊的腸道與排泄物內。感染途徑多是因食入牲畜排泄物污染的食品，例如烹煮不當的牛肉（特別是絞肉）、生牛肉、生牛奶及受污染之水源（如未經消毒之飲用水）。其主要症狀為腹痛、嘔吐、腹瀉及拉血便等，嚴重甚至會引起溶血性尿毒綜合症（一種腎功能衰竭），或導致死亡。
儘管美國食品藥品監督管理局一直以來與各州聯防監管，但每年「O157:H7型大腸桿菌」所造成的食品中毒事件仍頻傳。光是2019年11月加州發生的一起O157:H7型大腸桿菌污染蘿蔓生菜的食品安全事件，最終造成27個州、共167人感染，其中85例住院治療，15人更發展為溶血性尿毒綜合症。
專門感染細菌的病毒「噬菌體」，為檢測找到新契機！
然而，要預防O157:H7型大腸桿菌所造成的食品中毒事件，如何快速、靈敏的得到檢測結果至關重要。但過去傳統微生物檢驗，除了分析耗費時間，一連串的試驗流程也相對繁雜。難道就沒有更簡單快速，又能精確抓出O157:H7型大腸桿菌的方式嗎？
在自然界中，除了容易引起人畜共通傳染疾病的「冠狀病毒」外，有一類的病毒卻是專門衝著「細菌」而來，那便是「噬菌體」。而每一種噬菌體，除了對特定細菌具有專一性的感染能力外，更可將自身基因片段注入細菌體內，讓細菌按照基因片段，替噬菌體產生所需的酵素及組成結構，並進而擴增繁殖。
噬菌體（Phage）：屬於病毒的一種，通常在充滿細菌群落的泥土、動物的內臟裡，都可以找到噬菌體的蹤影。其最特別之處在於，專以細菌為宿主，且只能寄生於活菌中。在許多國家都曾被作為抗生素的替代品。
就抓著噬菌體與細菌的這層關係，普渡大學研究團隊在對O157:H7型大腸桿菌具有專一性感染能力的噬菌體「ΦV10」上，找到快速鑑測的新方法。
利用「噬菌體」特性，普渡大學揪出食品中毒害菌！
普渡大學研究團隊將「ΦV10噬菌體」進行修飾，在其原先帶有的基因片段中植入一段「NanoLuc螢光素酶」的基因片段。
讓修飾過後的ΦV10噬菌體透過其感染的專一特性，先找上檢體中的O157:H7型大腸桿菌，並注入這段帶有NanoLuc螢光素酶的基因片段，讓O157:H7型大腸桿菌進一步生成NanoLuc螢光素酶。後續，再透過加入會與NanoLuc螢光素酶反應產生發光信號的物質「螢光素Nano-Glo®」，藉以檢測食品受污染與否。
研究團隊提到，在該檢測方式下，很少產生「假陽性（即實際未受細菌感染，但卻呈現有感染的假性結果）」反應。參與此一研究的普渡大學食品科學副教授Bruce Applegate提及，因為大腸桿菌O157:H7是ΦV10噬菌體唯一能夠感染的細菌，對其他菌種無法反應、產生NanoLuc螢光素酶，即使在加入螢光素Nano-Glo®後也不會有發光反應，因此是檢測O157:H7型大腸桿菌的絕佳方式。
準確度和效率都大大提昇！商業化應用效果可期
整體來說，普渡大學這種新方法，除了檢測準確度極高外，相較傳統檢驗方法檢測速度也較快，在將細菌增殖培養後，約9個小時左右便可以得知檢測結果，大大加速了食品安全衛生檢驗工作的進行。而Bruce Applegate也將此技術進行後續商業化應用，而憑藉著這套技術原理，未來除了檢測O157:H7型大腸桿菌外，也可能為其他致病菌所引起的細菌性食品中毒類型，找到更具效率的檢測方式！
審稿編輯：林玉婷
延伸閱讀
▶食物中毒最常見的兇手：微生物汙染
▶【羅揚銘專欄】微生物無處不在，如何自保避免中毒？
▶菌菌你好壞！微生物食物中毒是怎麼發生的？
參考資料
▶The Use of a Novel NanoLuc -Based Reporter Phage for the Detection of Escherichia coli O157:H7-Nature
▶Purdue scientists have bright idea for detecting harmful bacteria in food products-Purdue University
▶The use of a novel nanoLuc-based reporter phage for the detection of Escherichia coli O157:H7-USDA
▶Phicrobe
▶E. coli (Escherichia coli)-CDC
