生物也有條形碼？科學(xué)家們是如何發(fā)現(xiàn)生物自帶的識(shí)別系統(tǒng)、并實(shí)現(xiàn)人工檢測(cè)的？近日，記者從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉，該院相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)解決了生物條形碼DNA鏈、載體蛋白與納米材料標(biāo)記的科學(xué)難題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)藥等小分子化合物的超高靈敏檢測(cè)。該研究由中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所農(nóng)業(yè)化學(xué)污染物殘留檢測(cè)及行為創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)科研成果發(fā)表在《食物化學(xué)（Food Chemistry）》等期刊上。
什么是生物條形碼？
2003年，美國(guó)西北大學(xué)的查德·蒙坎院士提出“生物條形碼（Bio- barcode）”的研究方法。區(qū)別于植物學(xué)、生態(tài)學(xué)上廣義的條形碼概念，這里的生物條形碼一般指“DNA條形碼”，是指標(biāo)準(zhǔn)的、有足夠變異的、易擴(kuò)增且相對(duì)較短的DNA片段，實(shí)驗(yàn)時(shí)通常使用堿基序列為48-68之間的寡核苷酸鏈。
團(tuán)隊(duì)科學(xué)家金茂俊介紹，生物條形碼作為標(biāo)記物質(zhì)可充分發(fā)揮現(xiàn)有分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)DNA鏈的高靈敏定性定量特性，提高免疫分析方法的靈敏度。原有的方法只能應(yīng)用于蛋白等大分子物質(zhì)的檢測(cè)。因此，小分子化學(xué)污染物的高靈敏和多殘留檢測(cè)一直是國(guó)際免疫分析界研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
研究如何進(jìn)行？
當(dāng)前，國(guó)際社會(huì)在農(nóng)藥、環(huán)境污染物、生物毒素、食品安全等領(lǐng)域的檢測(cè)要求逐漸嚴(yán)格，對(duì)檢測(cè)靈敏度的要求也在不斷提高，生物條形碼技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊。
研究首次構(gòu)建了生物條形碼免疫競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模式，具有很大的創(chuàng)新意義。競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模式通過半抗原和檢測(cè)目標(biāo)物競(jìng)爭(zhēng)抗體的原理實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)的高靈敏度。
據(jù)金茂俊介紹，研究中有兩個(gè)載體，一個(gè)是13納米的膠體金分子，另一個(gè)是磁性納米粒子。在膠體金納米粒子上偶聯(lián)抗體與標(biāo)記用條形碼，在磁性納米粒子上偶聯(lián)載體蛋白連接半抗原，通過免疫競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，建立回歸方程來判斷結(jié)果。
研究將生物條形碼免疫競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模式與熒光定量PCR、數(shù)字PCR、蛋白芯片、納米酶等DNA定量、人工模擬酶技術(shù)相結(jié)合，率先將生物條形碼免疫分析方法應(yīng)用于農(nóng)藥等小分子化合物的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了該方法對(duì)蛋白等大分子物質(zhì)、農(nóng)藥等小分子物質(zhì)檢測(cè)的全覆蓋，檢測(cè)靈敏度較經(jīng)典免疫分析方法提高8-78倍。
研究同時(shí)基于熒光探針、DNA-RNA熒光猝滅等標(biāo)記體系，構(gòu)建了可實(shí)現(xiàn)對(duì)三唑磷、對(duì)硫磷、毒死蜱等農(nóng)藥同時(shí)檢測(cè)的多殘留免疫分析方法。
該研究為實(shí)現(xiàn)對(duì)食品與環(huán)境中其他小分子化學(xué)污染物的超痕量分析奠定了基礎(chǔ)，該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等的連續(xù)資助。
下一步，研究的目標(biāo)是穩(wěn)定靈敏度、實(shí)現(xiàn)多殘留檢測(cè)、簡(jiǎn)化檢測(cè)方法，使以該方法為原理的檢測(cè)手段能在更多實(shí)踐領(lǐng)域被應(yīng)用。
