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这让人们对利用基因检测来有效预防疾病(尤其是癌症)投入了更多的期待。
2015年1月,美国癌症协会报告称,美国过去20年癌症死亡率下降,至少有150万人躲过了死神的召唤。美国癌症协会将癌症死亡率下降归结于吸烟人口减少、癌症预防、早期癌症筛查和治疗技术的进步等因素。
而基因检测作为针对癌症防治的分子学方法越来越被人们接受。在美国,每年有四五百万人参加基因检测。
据生物芯片上海国家工程研究中心北方基地统计,随着中国人消费能力和健康保健意识的不断增强,越来越多的人将认识到基因检测的重要性,预计每年基因检测量至少在300万人次以上。
一个人一生只需做一次
癌症是最常见的基因疾病,所有癌症的发生,都源自DNA序列的异常。这些DNA序列的异常可能从父母中遗传而来,也可能来自于体内外环境造成的突变,或者两者兼具。
“和一般的体检不同,通过基因检测来预防癌症,一个人一生只需要做一次就够了。因为自身所携带的基因是从父母那里遗传下来,所以这些基因不论你从什么时候做,都是一成不变的。” 美国北岸大学健康中心副院长、个性化肿瘤治疗项目主任、复旦大学公共卫生学院遗传转化和健康干预中心主任徐剑锋对《t望东方周刊》说。
个性化的癌症筛查检测也并非是越早越好。徐剑锋说,“我们一般建议35岁以后的成人可以考虑,新生儿并没有那么紧迫。”
2015年7月,美国人类遗传学会(ASHG)了儿童和青少年基因检测声明。报告的第一作者、犹他大学的Jeffrey Botkin教授表示:“我们只掌握了有限的数据来说明基因检测是如何影响儿童和他们的家庭,所以我们建议,除非通过基因检测数据能够及时获得医疗辅助,否则,基因检测应推迟到孩子们成年后再进行。”
“癌症筛查作为三级预防的重要部分,是降低发病率、死亡率以及提高生活质量的有效方法,但是按照目前一刀切的标准筛查方案,会导致低风险个体的过度筛查。”复旦大学健康传播研究所所长傅华说。
在美国,有专门的获得政府认证执照的基因医学咨询师,他们也属于医疗从业人员。患者是否该做某项筛检,以及筛检结果出来之后是否该进行治疗,都由他们提出建议,进而由咨询师和临床医师互相配合开展基因检测。
如何评估遗传风险
在基因技术之前,家族史常用来作为遗传风险评估的重要指标。
但是受家族大小、家族成员间的联系程度等诸多因素影响,仅仅依靠这个指标难以确定遗传风险。也就是说,没有家族史并不意味着没有遗传风险。比如,一个人的家族没有患癌症的历史,但是他却得了癌症。家族史虽然反映了遗传因素,但是这种间接测量遗传风险的方法偏差较大。
“因此我们需要一个更准确、更直接可靠的方法来评估癌症遗传风险。” 美国北岸大学健康中心教授Charles Brendler说,相比之下,自己的DNA所反映的遗传分数更加可靠。“现有的医学证据表明,遗传分数应用于癌症风险评估的准确性和可靠性完全优于家族史的评价。”
科学家们目前已经鉴定出几百个与常见癌症风险相关的位点,将其进行组合,计算出每种癌症的遗传分数。
“对于每一种癌症,每个人都可以获得一个特定的遗传分数。这些遗传分数能够锁定你得哪种癌症的风险比较高。”徐剑锋解释说。
除此以外,科学家们已经鉴定出200多个致癌基因,几乎囊括大多数常见癌症。如果在这些基因中发现一个致病性突变位点,那么患一种或者几种类型癌症的风险就可能较高。
总而言之,个性化癌症筛查就是结合遗传分数、高外显率的致癌基因,以及家族病史,提供全面的遗传风险评估。
“预防死亡”
“基因检测和个性化癌症筛查的重点是预防癌症造成的过早死亡。”徐剑锋说,对于乳腺癌、前列腺癌以及大肠癌而言,早发现意味着90%患者可以生存5年以上。
而对于生存率低的癌症来说,高危人群进行癌症筛查也是有用的。虽然基因无法改变,但是获知自己的患癌风险意味着早有准备。知道自己遗传癌症的发病风险高低,以及是否带有目前已知的致癌基因突变等,可以选择性地设计癌症筛查的起始年龄、筛查方法、筛查频率甚至选择预防性手术等预防措施。
比如,美国演员安吉丽娜・朱莉为了预防乳腺癌和卵巢癌,先后进行了乳腺和卵巢摘除手术。“朱莉身上不仅有乳腺癌、卵巢癌的家族史,还携带有BRCA1这种基因突变,她患乳腺癌和卵巢癌的风险比一般人高很多。”徐剑锋说。
2014年2月国家食药监管总局、国家卫计委联合为了规范行业发展,叫停了基因测序项目。2014年12月和2015年1月,医政医管局和妇幼健康服务司先后下达通知,基因测序重新被卫计委“再开闸”。 除此以外,2015年6月8日,发改委《国家发展改革委关于实施新兴产业重大工程包的通知》,其中提到要重点发展基因检测等新型医疗技术,并将在3年时间内建设30个基因检测技术应用示范中心。
所谓的基因药物是指两类:一种是利用基因技术生产的蛋白类药物,如利用水稻生产的人类血清蛋白;另一种是针对人体发病基因片段的靶向药物,即个性化药物。个性化药物是利用患者信息,通常是遗传或生物学特征,为单个患者“量身打造”的药物。早在2009年,普华永道的一份报告就指出该挂钩领域的市场价值达到了2320亿美元,到2015年更是预计将达到4520亿美元。
以Illumina、Life Technologies公司(LIFE)和牛津Nanapore等公司为最高水平代表的新的快速和具有成本效益的DNA测序技术的发展,标志着个性化医疗的时代已然来临,但每次大的变革都会带来行业的大洗牌,许多公司将飞速前进,而另一些则会很快消亡,因为他们的技术不再是现代科技的先锋。
基因药物的美国生存土壤
由于美国的医疗保健预算迫使人们使用更加合理和有效的药物,想象这样一个场景,一个医生可以采取血液样本,并很快找到与患者基因相匹配的药物,却能产生量最少的副作用,最终节省了宝贵的治疗时间,降低成本达到最大效益。
根据麦肯锡公司的数据,医疗保健费用在过去40年一直超越GDP的增长。而这一趋势很难继续下去――付款人(保险公司和医疗保险/医疗补助)的越来越不愿意支付额外费用。未来的医疗体系将继续允许付款人拥有更多的发言权。当然,是在成本控制与维持治疗的高品质的前提下。
黑斯廷斯中心的一份报告表明,慢性疾病患者的相关成本正在显著增加。该报告预测糖尿病,和阿尔茨海默氏的门诊费用将在2015年和2020年间达到4000亿美元,因此,就美国的医改趋势而言,预防用途的个性化药物将主导市场,以抵消医疗保健预算的负担。
在此背景下,个性化医疗和基因检测在美国迅速找到了发展的土壤。
过去的几年里,人类对蛋白质组和代谢途径的了解和认识已大大增加。医学已经认识到,所有的实体肿瘤都是不一样的,即使他们可能在如一样的器官被发现。个性化药物的最终目标是利用一个人的遗传信息,提供最有效的治疗方法,从而提高医疗效率。
事实上,医生已经使用个性化药物相当长一段时间了。例如,用乳腺肿瘤表达的雌激素受体(ER阳性)的患者,可给予一种雌激素拮抗剂药物阻止雌激素与肿瘤结合的活性。相反,如果没有可以阻断的受体,则没有必要来使用该药物。可见个性化药物不仅加速了处理时间,也有可能减少副作用。当前医生开的药都是确定治疗的好处会大于副作用,然而副作用也是令人不安的。在更严重的疾病,如癌症的情况下,副作用可能是巨大的。一种药物可能是最有效和最适当的,但是,如果病人不能耐受副作用,治疗必须提前结束。很多时候,这些负面效应可能会潜伏很长时间才表现出来。
基因是DNA序列,其编码的蛋白质,许多都是可以将药物分解的酶。如果了解了患者的基因片段的遗传突变或单核苷酸多态性,医生就可以筛选低或高于正常代谢情况下的药物效力,实现最佳的药物反应。临床上使用个性化药物方法需要很多许多方面的基础,包括基因和蛋白质、代谢物和基因突变等大型数据库的建立。进一步需要发现药物和食物与基因及其突变的互动。
个性化医疗主要依靠基因组学的研究来预测特定病人的药物反应,靶向治疗药物也可以属于这一类,因为很多时候药物的目的是针对一个特定的受体或病变组织的生理特性。然而,基因组、蛋白质组和代谢组如浩瀚江海,很难获得和运用信息的使用方法。
测序技术的发展和成本
LifeTech最近公布的离子质子基因测序技术,可以在一天内完成整个人类基因组的测序。该机器价格在15万美元,测序一次的成本在1000美元左右,这是一个很多人可以接受的价格范围,相信很多国内人士都会蜂拥而至。而私营公司牛津Nanapore正在推出新的设备,可以直接从血液中读出DNA的大小,能够将整个人类基因组的全测序在15分钟内完成,费用为1500美元左右。
这些技术是显而易见的大突破,将允许快速识别不同的患者,肿瘤和其他疾病状态的基因序列。然而在未来几年,即使有这些突破但还有很长的路要走,难点在于临床收集的数据,以及临床效果。中国人口众多,要搜集大样本中国的医院就是一个非常好的目的地。
这方面的专家乔纳森・劳拉博士认为:“作为一名医生和前分子遗传学研究学者,我一直看到靶向治疗药物的潜力。这在我的研究领域――头部和颈部癌症的治疗发挥越来越重要的作用,通常是有针对性的同步化疗结合手术。实现mRNA和蛋白的预测矩阵有很长的路要走,虽然可以针对测序结果合成临床使用的蛋白质,现在的障碍是具体用药疗效的大规模临床试验的落实,中国也很好的样本来源。”
致力于这方面的国外领先的机构,都在大力扩大和中国各地的医院合作,以获得特性基因、蛋白序列和临床表现等的数据。不过,如果要个性化药物发挥除了全部潜力,真如人类探索宇宙一样是没有边际的,而且个人表现非常不一样,很难想象有人花大成本去实现它。所以更现实的情况是,通过大数据库的建立,筛选出人类最常见的病症和相应基因片段和蛋白质序列,这已经是个性化药物发展的最好前景了。
目前甚至相当长一段时间内,测序技术的发展的应用仍主要在于新生儿的基因测序和图谱分析之上,很多留学人士都愿意回国来以此创业。
先“吃螃蟹”的不赚钱
现实中相关公司如何呢?人类基因组计划始于1990年,到目前为止,已经圆满完成。个性化药物应用与医疗保健应该很快到来。但不幸的是,在投资早期仍然意味着错误。
Myriad(MYGN)是美国一家分子诊断公司,主要业务预测医学、个性化医学和临床药物检测。其中最知名的测试包括用于遗传性乳腺癌和卵巢癌的BRACAnalysis,以及用于检测遗传性结肠癌和其他多种癌症 的COLARIS。但Myriad最近则被当地法院裁定,分离BRCA1和BRCA2基因的专有权不属于Myriad。于是两家竞争者Ambry和Gene-by-Gene也宣布他们将提供BRCA基因测试,包括BART基金分析。虽然Myriad对两家公司进行了专利侵权诉讼,但毫无疑问,行业的门槛在降低,其市场领导者的测试将继续受到竞争对手的挑战。此外,政府的举措将继续蚕食以DNA测序为基础的诊断业务的利润。
虽然这类基因检测技术已经非常成熟,且应用广泛,但也逐渐显现出专业化和专业认证的趋势。比如近期基因检测买方公司信诺决定,他们不会支付任何BRACAnalysis测试的费用,除非由一个委员会认证的遗传学家亲自检测,必须是由经过独立专业训练的遗传学专业,如医学遗传学家或顾问且拥有美国遗传学委员会认证的检测实验室。
在美国,只有2700个认证的遗传学顾问,以及1400位被认证的遗传学家,其中有近四分之三在医院工作,有近一半工作在大型学术中心。信诺公司的举动意味着,患者的检测必须求助于学术机构。目前,一些学术中心已宣布计划开始BRCA基因的内部测试。另外,FDA归类分子诊断测试(MDX)为外诊断医疗器械。这些测试都需要经过FDA的复杂和高难度评估,评估过程中需要由专家了解测试的复杂性。
目前,妇女保健部门占Myriad销售额约40%。但不幸的是,这些销售皆非来自遗认证的传学家或顾问。第三方公司像信诺公司一旦停止向非认证遗传学家的BRCA测试购买服务。那么像Myriad公司就将受到来自这方面的业务压力。
真正的壁垒是“大数据库”和高端人才。
必须承认,这个行业仍然存在很高的技术壁垒。换句话说,基因检测手段很成熟,很多实验室都能实现,然而检测结果的解读却非常困难,因为这依赖于基于大数据上的数据库。
一个人的基因编码“数据库”不仅是遗传密码,而且是未来的金矿。
随着基因测序技术越来越完善,所花费的成本将会越来越低。今后,患者以及普通人都可以方便快捷地进行DNA基因全测序,了解自己的身体健康状况和预测“生命的未来”。
在技术的变革下,未来医学是看“基因”下药。
不过,我们也看到基因大数据带来的问题不容乐观,业界对伦理、监管的边界不明晰而感到担忧。对企业而言,当前要想从基因大数据中掘金,耗资巨大,且盈利尚需时日。
那么,我们将如何看待当前热潮下的基因大数据,以及技术变革带来的产业变革?本期《支点》杂志专访基因大数据领域相关企业界代表,听听他们对基因产业发展的声音。
基因诊断存在局限性
《支点》:生物科技、基因测序,作为新型的产业受到了国家的鼓励支持。如何看待这一产业的发展态势?
许鹏:从上世纪50年现DNA以来,基因检测一直是医学界的热点。最近几年,基因检测已得到广泛应用,比如目前比较成熟的产前筛查,以及还在探索阶段的个性化肿瘤治疗等。
科学研究者发现,很多疾病都与基因有关,随着基于基因诊断的数据越来越庞大,基因诊疗的准确度也开始提升。过去我们要想对人体进行全基因组测序,费用高昂,动辄上百万美元。而现在我们只需花上千元,就可以做简单的基因检测。
可以说,基因技术的发展,对医疗产业的发展带来了更多的机会。
张增金:随着分子生物学研究的日益深入,我们迎来了生物大数据时代,动辄就是数百GB的测序数据,还有庞大的生物序列数据,以及复杂的蛋白质结构数据等等。
生物信息分析软件和数据库,配以精悍的服务器硬件,只要你手上有自己的基因数据,我们就能提供专业的数据分析服务。
《支点》:我们看到,越来越多医疗领域相关公司加入到大数据的掘金中来。如何看待大数据对医疗产业带来的变革以及目前存在的问题?
许鹏:基因检测和大数据的结合,给生命科学带来不少变革,如对海量基因数据的分析,或许能找出疾病基因的规律。同时,数据就是金钱,目前不少公司收集数据,并从中不断尝试,提炼出有价值的数据。
不过,在疾病的诊断和治疗方面,我认为基因指导诊断目前还存在一些局限性。
现在对基因大数据的运用,很多还停留在炒作概念的阶段。比如,有的机构声称,通过采集DNA样本进行基因测序,就可以确定孩子的天赋特长和未来的发展。甚至,有的公司宣称利用基因测序,能够确定人的性格。这无疑是种误导。
张增金:当前,我们看到基因大数据还存在不少问题,比如数据种类繁多,比较分散;缺乏存放标准、难以共享;数据分析缺乏有效工具等等。这些都需要我们逐步去解决。
目前,基因大数据的挖掘才刚刚开始,可挖掘的价值较多,需要参与者去开发更好用的工具,更好地去组织数据,从根本上去推动生命科学领域的发展。
我们离真正理解基因科学还有很长的路要走,人类当前对基因组的理解尚不到3%。这个领域才刚刚开始,要发掘的内容是很多的,而且是一个长期的工作。
董鸣雁:基因大数据受到各路资本的青睐,是未来医疗产业发展的方向。
但是从企业的角度来看,对基因大数据的采集、分析需要花费大量的研究成本,何时收回成本短期没有时间表。同时,在实际生活中,让市场能够为基因大数据买单,我觉得尚需时日。
打通数据“孤岛”
《支点》:由于医疗机构之间的壁垒、检测标准、试剂选取等原因,数据口径和相关指标无法直接使用的情况依旧存在。我们又将如何打通这些数据“孤岛”呢?
张增金:一是可以对存储和管理的基因大数据进行整合,并保证数据的安全性和合规性;二是可以用方便快捷,且经济的方式去分析基因组大数据,生成可靠易读的科研报告和可视化的图表;三是与业界同行进行安全、无缝对接,实现科研合作。
目前,有上百家科研院校在我们的云平台上进行基因大数据的挖掘。
董鸣雁:在医疗运用领域,大数据与医疗行业两者间的业务结合还不够紧密。最近三年以来,不少大型医院、医疗机构对系统做了大量改造。我们看到,在数据医疗领域,有的医疗机构已展开与国内外同行间的交流学习。
目前,这种交流是点对点的展开。如何将各个数据“孤岛”整合起来,我认为还需要国家建立区域卫生平台,让区域卫生数据在一个平台上通联起来,形成汇聚点。
《支点》:我们看到医疗大数据的市场容量呈爆发式增长,基因大数据的扩展价值主要在哪些领域?
张增金:基因大数据+精准医疗,一定是未来的发展方向。精准医疗离不开基因大数据的分析,目前研究和应用的热点是单基因遗传病,复杂疾病以及肿瘤。我们目前布局精准医疗领域主要从两方面入手:一是成立了百迈客医学检验所,为实验和数据做储备;二是利用百迈客云的平台来进行数据分析。
在精准医疗领域,基因大数据将摒弃过去的“经验”诊断,实现更加精准的诊断;在大众健康领域,基因大数据将实现由预防到治疗的转变。同时,利用基因大数据,我们可以在农作物育种领域大有作为。
如果算上大健康领域、农业育种、工业微生物领域的基因大数据,其市场规模将达到万亿元。若单就基因检测领域来看,国内基因大数据规模将超过千亿元,市场发展潜力巨大。
许鹏:当前,国内医疗大数据市场的发展仍处于起步阶段,商业模式尚未成熟。国内医疗大数据企业的盈利方式主要有以下几种:数据收入、搭建系统收入、软件收入、提供服务的收入、免费提供服务换取流量之后靠流量变现。
虽然行业尚未形成稳定成熟的商业模式,但健康医疗大数据市场未来的发展仍然值得期待。
医疗大数据的收集与分析,是精准医疗攻克其主要技术难题的关键环节,是其成功路上的重要“螺丝钉”。
隐私边界不明
《支点》:我们在基因数据化的同时如何保证基因数据的安全性?
董鸣雁:大数据医疗行业的安全性分为两个层面,一是技术上的安全性,二是观念上的安全性。在技术安全性领域,目前技术对数据的保存本身并不太难,且有一定社会认可度。但是在观念上,我们对医疗大数据的隐私保护等,还存在一定的安全忧虑。
我们要让医疗大数据走出“院墙”,让患者没有顾虑地去医院看病,放心填写个人的病历、病情、亲友电话,以及家族是否有遗传病例史等,医院要做到妥善保存。这些数据,除去个人的敏感信息外,病情、病理、病历等这些信息大量汇聚以后,才可能进行数据提炼、分析或抽取,并提供给医疗机构。
我们可以引入第三方机构,如专业的医疗云等,让其提供数据医疗的整理、分析等报告。同时,作为数据收集的点来说,医疗云为大数据做出基础、物理准备,是大数据医疗产业链条上的重要一环。
关键词:转基因食品 检测技术 进展转基因食品即利用分子生物学手段,将某些生物的基因转移到其它物种中去,使其出现原物种不具有的性状或产物,以转基因生物为原料生产和加工的食品称为转基因食品,又称基因工程食品或基因修饰食品(简称GM食品)。它将会使我们产生一个全新的食品概念并使饮食文化发生新的变化。现在社会对其的忧虑有二点:通过生物技术产生的新食品成分、食品添加剂对人体健康和生长发育是否有潜在的负面影响;基因食品中的新因基通过食物链和环境释放等途径是否影响自然界生物多性。为满足广大消费者的选择权和知情权,以及出于国际贸易的需要,转基因食品的检测越来越引起各国政府和有关食品监督机构的重视,而各种检测技术也随之发展起来。
一、转基因食品的检测技术
不论是对转基因产品进行标准管理,或是对转基因与非转基因原料的分别输送,对食品中的转基因含量的多少加以限制,转基因原料和食品的检测技术是必不可少的。转基因食品的安全性检验,第一步是对受检产品进行鉴定,以区别转基因食品与非转基因食品,筛选出在遗传分化过程中已失去转基因特性的产品;第二步是对受检产品中导人的基因重组体构成的变异情况进行检测,以确定其表达的忠实性及外源基因对受体生物原基因组表达的影响.当前,国际社会对转基因食品检测采用的技术路线主要有两条.针对外源DNA和针对外源蛋白质进行榆测 ,检测要求已从定性检测提高到定量检测。目前,国内外对转基因食品的检测主要有2种,第一种是建立在以核酸为基础的PCR检验方法,如检测特异插入功能基因DNA的PCR方法、巢式PCR方法、核酸杂交方法,检测特异插入基因表达RNA的RT―PCR方法和核酸杂交方法;第二种是检验外源基因的表达产物一蛋白质的方法如ELISA、免疫层析试纸条方法,检测插入基因表达蛋白功能的生化活性检测方法等。目前以PCR方法灵敏度最高,适用范围最广。但由于抗原抗体反应特异性很高,所以这两项检测技术具有很高的专一性,并且已被证明对于未加工转基因产品的检测是有效的,但检测性能常受到基因表达水平的影响,而表达水平又会受制于植物的生理状态和组织的差异。另外转基因食品中蛋白质很容易在食品加工过程中失活、变性。因此这些因素对ELISA和试纸条法的可靠性、重现性产生很大的制约。
1、以核酸为基础的检测方法
(1)核酸印记法。具体操作是将被检测样品的DNA固定在尼龙膜上,再用带有标记的核酸探针进行杂交,最后通过对标记探针的信号进行检验来确定样品中是否含有转基因DN段,这种检验方法的灵敏度是比较低的。
(2)PCR检测法。这一检测方法主要是对目标序列进行扩增,再采取特殊方法对扩增产物进行检验。常见的PCR检测法有定性PCR、复合定性PCR、PCR-ELISA、竞争定量PCR。一是定性PCR。这种检测方法主要是对特异的DN段实施PCR扩增,然后将得到的扩增产物用琼脂糖凝胶电泳进行分离,再运用凝胶成像系统对分离状况进行观测,定性PCR的灵敏度非常高。二是复合定性PCR。把两对及其以上的引物放入PCR检测系统之中进行扩增。三是PCR.ELISA。将带有地高辛、生物素标记的引物放入PCR反应系统之中,对目标DNA的序列加以扩增,并且把PCR产生物与固相板上特异性探针相结合,同时放入抗地高辛,使底物产生变色反应,利用酶标仪测出相应的吸光值,再加入标样,描绘出标准曲线,最后利用这一曲线进行半定量分析。四是竞争定量PCR。浓度未知的待测DNA与已知浓度的内标DNA在同一个反应管内进行PCR扩增,并将产物进行琼脂糖凝胶电泳分离,再对电泳所产生的分离产物中的待测DNA与内标DNA的产物条带密度进行相关的线性回归分析,从而得出两种DNA的浓度等值点,以此对待测的DNA浓度进行定量分析。
2、外源蛋白质检测法
(1)蛋白质印迹法。这种检测法主要是依据抗体抗原的差异性与特异性,并且与检测多样化复杂样品中某种蛋白的方法相结合的一种检测方法。蛋白质印迹法是将靶蛋白特异性的非标记性抗体与靶蛋白中的抗原决定簇结合,然后再将蛋白质1251.蛋白A的免疫球蛋白抗体检测已结合上去的抗体。但是蛋白质印迹法并不适用于定量分析,因为考虑到成本问题,以及操作难度问题,也不适用于高通量筛选检测。
(2)ELISA。ELISA检测是把抗体与抗原的反应特异性与酶对底物的高效催化作用有机的结合在一起,依据酶作用于底物之后所产生的显色反应来对转基因成分进行鉴别。这种检测方法具有方便、快捷、成本低的特点,存在的问题有:一是所导入的蛋白质并不是在植物的所有组织中均有表达:二是复杂基质对检测结果构成干扰;三是转基因食品在加工的过程中,部分蛋白质可能会发生降解反应,所以ELISA检测,仅适用于没有加工过的原材料。
(3)免疫试纸条法。与蛋白质印迹法的主要区别是,免疫试纸条法是以硝化纤维来代替聚苯乙烯反应板为固相载体来进行的。检测结果在较短的时间内就能够得出,通常只需要5~10分钟,主要问题是检测的灵敏度不高,且一种免疫试纸条仅能为一种目的蛋白质提高检测,不能对食品具体的转基因品系加以区分。
3、其他检测方法
随着全球经济一体化的发展,各国间贸易往来日益增加,科技信息的频繁交流,食品安全已经跨越国界。某一地区的食品安全问题很有可能波及全球。因而完善转基因食品的安全监管体系,加强我国转基因食品的立法和管理工作,提高食品安全检测技术水平迫在眉睫。目前,许多国家如欧盟、美国、日本等国已要求中国出示非转基因产品证明,且我国每年都要从美国、加拿大、阿根廷、澳大利亚等国进口相当数量的农产品,这些国家正是种植转基因农作物规模较大的国家,现已经从一些没有标识的进口食品中检测出了转基因成分。因此,为了满足进出口国际贸易的要求,对转基因产品进行检测,已显得十分迫切。目前,尚无适用于检测多种转基因成分的方法,还没随着国内外对食品安全问题的持续关注,转基因食品的检测技术在持续不断的更新与发展,检测的水平也不断提高。这里面的近红外波谱技术原本是对谷物进行温度、脂肪含量、淀粉含量以及蛋白质含量进行分析的一种常规办法,而近几年来,这一技术主要应用于对转基因作物的检测领域,它的优势在于检测过程中,不需要对被检测物进行处理,操作简便快捷,且能够实现自动化处理,主要问题是不能够对食品的混合物进行检测。食品企业更是为了使产品走出国门,打入国际市场,站在全球战略的层面上进行考虑,必须加大检测转基因食品的投入与研究。除了要在检测技术上不断更新,不断应用之外,还必须逐步健全我国的转基因食品安全监督运行机制,完善相关的法律制度,才能保证转基因食品检测向着高灵敏度、高品质、低成本的方向发展,进入一个良性环境的状态。
二、转基因食品检测技术的发展方向
【关键词】转基因食品;检测技术;进展
随着现代科技的快速发展,以基因工程为代表的现代生物技术也取得了令人注目的成绩,特别是与人们生活密切相关的转基因食品,更是得到受到世界范围的广泛关注。自1996年至2005年,全球范围内转基因作物的种植面积在10年内,均以2位数速度,逐年递增。转基因技术的快速发展,一方面推动了生产力的快速发展;另一方面就转基因食品的安全问题,也一直存在着争议。转基因技术是否会对人体产生不良反应,以及它对生态环境是否会产生负面影响,科学界一直都争论不休。
一、外源蛋白质检测法
(1)蛋白质印迹法。这种检测法主要是依据抗体抗原的差异性与特异性,并且与检测多样化复杂样品中某种蛋白的方法相结合的一种检测方法。蛋白质印迹法是将靶蛋白特异性的非标记性抗体与靶蛋白中的抗原决定簇结合,然后再将蛋白质125I-蛋白A的免疫球蛋白抗体检测已结合上去的抗体。但是蛋白质印迹法并不适用于定量分析,因为考虑到成本问题,以及操作难度问题,也不适用于高通量筛选检测。(2)ELISA。ELISA检测是把抗体与抗原的反应特异性与酶对底物的高效催化作用有机的结合在一起,依据酶作用于底物之后所产生的显色反应来对转基因成分进行鉴别。这种检测方法具有方便、快捷、成本低的特点,存在的问题有:一是所导入的蛋白质并不是在植物的所有组织中均有表达;二是复杂基质对检测结果构成干扰;三是转基因食品在加工的过程中,部分蛋白质可能会发生降解反应,所以ELISA检测,仅适用于没有加工过的原材料。(3)免疫试纸条法。与蛋白质印迹法的主要区别是,免疫试纸条法是以硝化纤维来代替聚苯乙烯反应板为固相载体来进行的。检测结果在较短的时间内就能够得出,通常只需要5~10分钟,主要问题是检测的灵敏度不高,且一种免疫试纸条仅能为一种目的蛋白质提高检测,不能对食品具体的转基因品系加以区分。
二、核酸水平检验法
(1)核酸印记法。具体操作是将被检测样品的DNA固定在尼龙膜上,再用带有标记的核酸探针进行杂交,最后通过对标记探针的信号进行检验来确定样品中是否含有转基因DN段,这种检验方法的灵敏度是比较低的。(2)PCR检测法。这一检测方法主要是对目标序列进行扩增,再采取特殊方法对扩增产物进行检验。常见的PCR检测法有定性PCR、复合定性PCR、PCR-ELISA、竞争定量PCR。一是定性PCR。这种检测方法主要是对特异的DN段实施PCR扩增,然后将得到的扩增产物用琼脂糖凝胶电泳进行分离,再运用凝胶成像系统对分离状况进行观测,定性PCR的灵敏度非常高。二是复合定性PCR。把两对及其以上的引物放入PCR检测系统之中进行扩增。三是PCR-ELISA。将带有地高辛、生物素标记的引物放入PCR反应系统之中,对目标DNA的序列加以扩增,并且把PCR产生物与固相板上特异性探针相结合,同时放入抗地高辛,使底物产生变色反应,利用酶标仪测出相应的吸光值,再加入标样,描绘出标准曲线,最后利用这一曲线进行半定量分析。四是竞争定量PCR。浓度未知的待测DNA与已知浓度的内标DNA在同一个反应管内进行PCR扩增,并将产物进行琼脂糖凝胶电泳分离,再对电泳所产生的分离产物中的待测DNA与内标DNA的产物条带密度进行相关的线性回归分析,从而得出两种DNA的浓度等值点,以此对待测的DNA浓度进行定量分析。
三、其他检测方法
随着国内外对食品安全问题的持续关注,转基因食品的检测技术在持续不断的更新与发展,检测的水平也不断提高。这里面的近红外波谱技术原本是对谷物进行温度、脂肪含量、淀粉含量以及蛋白质含量进行分析的一种常规办法,而近几年来,这一技术主要应用于对转基因作物的检测领域,它的优势在于检测过程中,不需要对被检测物进行处理,操作简便快捷,且能够实现自动化处理,主要问题是不能够对食品的混合物进行检测。食品企业更是为了使产品走出国门,打入国际市场,站在全球战略的层面上进行考虑,必须加大检测转基因食品的投入与研究。除了要在检测技术上不断更新,不断应用之外,还必须逐步健全我国的转基因食品安全监督运行机制,完善相关的法律制度,才能保证转基因食品检测向着高灵敏度、高品质、低成本的方向发展,进入一个良性环境的状态。
参 考 文 献
[1]王勇,陈定虎,张辉玲.分子生物学技术在转基因食品检测中的应用[J].广东农业科学.2007(2)
[2]孟陆丽,程谦讳,张谦益.转基因产品检测方法及应用[J].粮食与油脂.2006(4)