转基因产品检测技术研究进展与食品安全

图尔贡江·伊力亚则 阿丽亚·吐尔逊 萨拉麦提·拜科日

(新疆大学研究生院 新疆乌鲁木齐 830046)

从转基因番茄在1994年首次被商业化至今,生物技术迅速发展,并被广泛应用在很多领域。目前世界上被批准的转基因生物达百余种,30多个国家种植着转基因农作物,据统计,2011年的转基因农作物的种植面积达到15000万公顷。很多地方的食品和饲料生产原料都是转基因作物制作而成的,由于转基因产品应用之广,它的安全性受到广泛讨论。人们要求提供转基因产品的来源以及相关信息。50多个国家开始为转基因产品贴上标签,其中包过中国,我国与2002年颁布并实行《农业转基因生物标识管理办法》。为了更好地监管和检测转基因产品,需要掌握相关的检测技术。基于外源蛋白靶标与基于核酸的检测方法是目前转基因产品的主要检测方法。如生物传感器、酶联免疫吸附法、PCR方法等方法在应用中所具备的优缺点将在此文中一一讲述。

1 基于外源蛋白的监测方法

基于外源蛋白的监测方法主要包括有ELISA(酶联免疫吸附法)、免疫试纸条法和蛋白质芯片等,都依据是抗体识别抗原的特异性这一原理。免疫试纸条与ELISA方法的优点是检测准确快速,缺点是检测的时候仅可检测一种蛋白,而蛋白质芯片通过特定的方法可以检测多个目标蛋白,但是难以长时间保持蛋白质的活性。免疫学检测的演变不大,因为它开发抗体是要花费成本较高,还有就是不能简单描述和合成抗体。

2 基于DNA的检测方法

基于DNA的检测方法主要包括恒温扩增技术、基因芯片、PCR技术、生物传感器技术等。这样方法由于其稳定性和易检性而应用广泛。

2.1 PCR技术

PCR技术在转基因检测中比较常用,但需要很多样品而且费时,检测结果容易受到影响。经过不断完善PCR技术及结合其他技术,诞生了许多新的检测技术。包括基于PCR扩增产物检测方法改进的技术、基于引物设计改进的技术、多重PCR与免疫学方法相结合等技术。

2.2 恒温扩增技术

恒温扩增技术在用恒温扩增技术对转基因产品进行检测的时候用的最多的是LAMP,检测限达到0.01%,有时能检测到单拷贝的目的序列。相比于传统PCR方法,LAMP速度更快,且需要的设备便宜,还可结合核酸试纸条技术建立综合的的检测方法,缺点是引物设计步骤比较复杂且经常会产生交叉污染。HRCA扩增的方式是对引物进行置换延伸,短时间内扩增产物就可获得更多拷贝数,结合试纸条检测方法,就能很快知道转基因生物的检测结果[1]。多重HRCA具有操作简单,效率高的特点。NASBA、SSDA等其他的恒温扩增技术也可用于转基因产品检测。

2.3 生物传感器技术

把生物识别元件与信号转换元件相结合的方式来检测分析的装置就是生物传感器。生物传感器的优点是响应快、操作容易、具有高选择性,但其稳定性和使用寿命限制了它的应用[2]。

2.4 基因芯片技术

基因芯片具备PCR技术与分子杂交技术两者的优点,可对一种或者多种转基因产品进行检测。自从实现了标记、扩增和检测一体化,引物延伸芯片法就被用作转基因水稻的检测。设计科学性、筛选稳定性以及高灵敏度的探针是芯片技术的关键,芯片设备和操作过程会影响到检测结果,因此其应用受到了很大制约。但它的微型化、高准确度、自动化等很多优点,使其在未来转基因产品检测方面前景广阔。

2.5 数码PCR技术

基于单分子PCR对DNA分子直接计数的绝对定量方法就是数码PCR方法。它有三种不同的检测系统,分别是微滴式数字PCR系统、OpenArray系统和集成流体通路(IFC)芯片系统。微滴数字PCR系统可对样品进行微滴化处理,能够产生均一、重复的液滴。微滴分析仪可计算出待检靶分子的浓度或拷贝数,与定量PCR相比,具有更高的灵敏度和准确性。数码PCR不需要标准品作为参考,可消除基体效应的影响,其融合了定量PCR的准确性及基因芯片的高通量,因此有望成为绝对定量新标准,也最有潜力解决转基因检测通量和劳力成本的问题。OpenArray系统是基于微流体芯片的数字PCR平台,其优势在于数字PCR反应重复的数量可根据反应精度进行调整,以满足应用需求。IFC芯片系统是利用刻蚀在硅片上的纳米级微管及微仓做成阵列反应仓,并用纳米级微型阀门控制溶液在反应仓中的流动来实现样品的分液、混合、PCR扩增。该技术简化了操作,提高了灵敏度与分析通量,且纳升级的反应体系节约了成本。这三种检测系统由于其操作难度和成本问题被很少提及,不过未来也许在这方面会有新的技术突破[3]。

3 结语

转基因检测技术一直以来备受研究工作者的关注,有关转基因的争论也未曾间断。总而言之,主要是对转基因产品作为食品或饲料的安全性以及对环境的影响等问题存在质疑,目前来讲,虽然暂时没有发现转基因产品对人类的危害,但也没有有力的科学依据证明其无害。因此,争议难以避免。正如袁隆平教授所言:“科学慎重的态度对待转基因产品,而不是拒绝的态度”。删除基因技术近几年也获得了很大突破,相信在不久的未来人们食用的转基因食品的状况会进一步改善。现阶段,转基因产品的检测问题仍存在一定的操作难题,结合和运用多种检测技术解决这一问题将是以后研究的重点和热点。重要的是国家应该提高管理水平,利用转基因检测技术加强对转基因产品的检测,禁止擅自利用转基因技术,这样才能保障食品安全。

[1]张建中,官小燕,张海波等.可用于转基因产品检测中核酸体外等温扩增技术分析[J].中国农业科技导报,2010(4):29-33.

[2]黄新,郭欣硕,李明福等.生物传感器在转基因产品检测中的研究进展[J].生物技术通报,2009(10):83-87.

[3]李亮,隋志伟,王晶等.基于数字PCR的单子DNA定量技术研究进展[J].生物化学与生物物理进展,2012,39(10):1017-1023.