轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展與食品安全

圖爾貢江·伊力亞則 阿麗亞·吐爾遜 薩拉麥提·拜科日

(新疆大學(xué)研究生院 新疆烏魯木齊 830046)

從轉(zhuǎn)基因番茄在1994年首次被商業(yè)化至今,生物技術(shù)迅速發(fā)展,并被廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域。目前世界上被批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因生物達(dá)百余種,30多個(gè)國家種植著轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物,據(jù)統(tǒng)計(jì),2011年的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植面積達(dá)到15000萬公頃。很多地方的食品和飼料生產(chǎn)原料都是轉(zhuǎn)基因作物制作而成的,由于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品應(yīng)用之廣,它的安全性受到廣泛討論。人們要求提供轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的來源以及相關(guān)信息。50多個(gè)國家開始為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品貼上標(biāo)簽,其中包過中國,我國與2002年頒布并實(shí)行《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法》。為了更好地監(jiān)管和檢測(cè)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,需要掌握相關(guān)的檢測(cè)技術(shù)?；谕庠吹鞍装袠?biāo)與基于核酸的檢測(cè)方法是目前轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的主要檢測(cè)方法。如生物傳感器、酶聯(lián)免疫吸附法、PCR方法等方法在應(yīng)用中所具備的優(yōu)缺點(diǎn)將在此文中一一講述。

1 基于外源蛋白的監(jiān)測(cè)方法

基于外源蛋白的監(jiān)測(cè)方法主要包括有ELISA(酶聯(lián)免疫吸附法)、免疫試紙條法和蛋白質(zhì)芯片等,都依據(jù)是抗體識(shí)別抗原的特異性這一原理。免疫試紙條與ELISA方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)準(zhǔn)確快速,缺點(diǎn)是檢測(cè)的時(shí)候僅可檢測(cè)一種蛋白,而蛋白質(zhì)芯片通過特定的方法可以檢測(cè)多個(gè)目標(biāo)蛋白,但是難以長時(shí)間保持蛋白質(zhì)的活性。免疫學(xué)檢測(cè)的演變不大,因?yàn)樗_發(fā)抗體是要花費(fèi)成本較高,還有就是不能簡單描述和合成抗體。

2 基于DNA的檢測(cè)方法

基于DNA的檢測(cè)方法主要包括恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)、基因芯片、PCR技術(shù)、生物傳感器技術(shù)等。這樣方法由于其穩(wěn)定性和易檢性而應(yīng)用廣泛。

2.1 PCR技術(shù)

PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因檢測(cè)中比較常用,但需要很多樣品而且費(fèi)時(shí),檢測(cè)結(jié)果容易受到影響。經(jīng)過不斷完善PCR技術(shù)及結(jié)合其他技術(shù),誕生了許多新的檢測(cè)技術(shù)。包括基于PCR擴(kuò)增產(chǎn)物檢測(cè)方法改進(jìn)的技術(shù)、基于引物設(shè)計(jì)改進(jìn)的技術(shù)、多重PCR與免疫學(xué)方法相結(jié)合等技術(shù)。

2.2 恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)

恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)在用恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候用的最多的是LAMP,檢測(cè)限達(dá)到0.01%,有時(shí)能檢測(cè)到單拷貝的目的序列。相比于傳統(tǒng)PCR方法,LAMP速度更快,且需要的設(shè)備便宜,還可結(jié)合核酸試紙條技術(shù)建立綜合的的檢測(cè)方法,缺點(diǎn)是引物設(shè)計(jì)步驟比較復(fù)雜且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生交叉污染。HRCA擴(kuò)增的方式是對(duì)引物進(jìn)行置換延伸,短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)增產(chǎn)物就可獲得更多拷貝數(shù),結(jié)合試紙條檢測(cè)方法,就能很快知道轉(zhuǎn)基因生物的檢測(cè)結(jié)果[1]。多重HRCA具有操作簡單,效率高的特點(diǎn)。NASBA、SSDA等其他的恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)也可用于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)。

2.3 生物傳感器技術(shù)

把生物識(shí)別元件與信號(hào)轉(zhuǎn)換元件相結(jié)合的方式來檢測(cè)分析的裝置就是生物傳感器。生物傳感器的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快、操作容易、具有高選擇性,但其穩(wěn)定性和使用壽命限制了它的應(yīng)用[2]。

2.4 基因芯片技術(shù)

基因芯片具備PCR技術(shù)與分子雜交技術(shù)兩者的優(yōu)點(diǎn),可對(duì)一種或者多種轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。自從實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記、擴(kuò)增和檢測(cè)一體化,引物延伸芯片法就被用作轉(zhuǎn)基因水稻的檢測(cè)。設(shè)計(jì)科學(xué)性、篩選穩(wěn)定性以及高靈敏度的探針是芯片技術(shù)的關(guān)鍵,芯片設(shè)備和操作過程會(huì)影響到檢測(cè)結(jié)果,因此其應(yīng)用受到了很大制約。但它的微型化、高準(zhǔn)確度、自動(dòng)化等很多優(yōu)點(diǎn),使其在未來轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)方面前景廣闊。

2.5 數(shù)碼PCR技術(shù)

基于單分子PCR對(duì)DNA分子直接計(jì)數(shù)的絕對(duì)定量方法就是數(shù)碼PCR方法。它有三種不同的檢測(cè)系統(tǒng),分別是微滴式數(shù)字PCR系統(tǒng)、OpenArray系統(tǒng)和集成流體通路(IFC)芯片系統(tǒng)。微滴數(shù)字PCR系統(tǒng)可對(duì)樣品進(jìn)行微滴化處理,能夠產(chǎn)生均一、重復(fù)的液滴。微滴分析儀可計(jì)算出待檢靶分子的濃度或拷貝數(shù),與定量PCR相比,具有更高的靈敏度和準(zhǔn)確性。數(shù)碼PCR不需要標(biāo)準(zhǔn)品作為參考,可消除基體效應(yīng)的影響,其融合了定量PCR的準(zhǔn)確性及基因芯片的高通量,因此有望成為絕對(duì)定量新標(biāo)準(zhǔn),也最有潛力解決轉(zhuǎn)基因檢測(cè)通量和勞力成本的問題。OpenArray系統(tǒng)是基于微流體芯片的數(shù)字PCR平臺(tái),其優(yōu)勢(shì)在于數(shù)字PCR反應(yīng)重復(fù)的數(shù)量可根據(jù)反應(yīng)精度進(jìn)行調(diào)整,以滿足應(yīng)用需求。IFC芯片系統(tǒng)是利用刻蝕在硅片上的納米級(jí)微管及微倉做成陣列反應(yīng)倉,并用納米級(jí)微型閥門控制溶液在反應(yīng)倉中的流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)樣品的分液、混合、PCR擴(kuò)增。該技術(shù)簡化了操作,提高了靈敏度與分析通量,且納升級(jí)的反應(yīng)體系節(jié)約了成本。這三種檢測(cè)系統(tǒng)由于其操作難度和成本問題被很少提及,不過未來也許在這方面會(huì)有新的技術(shù)突破[3]。

3 結(jié)語

轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)一直以來備受研究工作者的關(guān)注,有關(guān)轉(zhuǎn)基因的爭論也未曾間斷?？偠灾?主要是對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品作為食品或飼料的安全性以及對(duì)環(huán)境的影響等問題存在質(zhì)疑,目前來講,雖然暫時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對(duì)人類的危害,但也沒有有力的科學(xué)依據(jù)證明其無害。因此,爭議難以避免。正如袁隆平教授所言:“科學(xué)慎重的態(tài)度對(duì)待轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,而不是拒絕的態(tài)度”。刪除基因技術(shù)近幾年也獲得了很大突破,相信在不久的未來人們食用的轉(zhuǎn)基因食品的狀況會(huì)進(jìn)一步改善。現(xiàn)階段,轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的檢測(cè)問題仍存在一定的操作難題,結(jié)合和運(yùn)用多種檢測(cè)技術(shù)解決這一問題將是以后研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。重要的是國家應(yīng)該提高管理水平,利用轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的檢測(cè),禁止擅自利用轉(zhuǎn)基因技術(shù),這樣才能保障食品安全。

[1]張建中,官小燕,張海波等.可用于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)中核酸體外等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)分析[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2010(4):29-33.

[2]黃新,郭欣碩,李明福等.生物傳感器在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)中的研究進(jìn)展[J].生物技術(shù)通報(bào),2009(10):83-87.

[3]李亮,隋志偉,王晶等.基于數(shù)字PCR的單子DNA定量技術(shù)研究進(jìn)展[J].生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展,2012,39(10):1017-1023.