崔玉娟

（北京市延慶區(qū)疾病預(yù)防控制中心，北京 102100）

食品安全直接關(guān)系到消費(fèi)者的身體健康情況，因此，為保證消費(fèi)者的人身安全，保障消費(fèi)者的權(quán)益，相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)必須加大對(duì)食品安全檢測(cè)工作的重視程度。

1 基因測(cè)序技術(shù)相關(guān)內(nèi)容分析

1.1 第一代基因測(cè)序技術(shù)

第一代基因測(cè)序技術(shù)的技術(shù)原理采用的是Sanger 提出的鏈終止法，在測(cè)定待測(cè)核酸片段序列過程中，向反應(yīng)體系中加入一定比例的放射性同位素后，可利用DNA 聚合酶與待測(cè)核酸對(duì)象相結(jié)合，直至摻入一種鏈終止核苷酸為止，最終得到的是一組長(zhǎng)度相差一個(gè)堿基的鏈終止物；在產(chǎn)物支持下，以較高的分辨率進(jìn)行排序，并經(jīng)過凝膠處理后，使用X-光膠片放射自顯影進(jìn)行檢測(cè)，最終可精準(zhǔn)定位核酸片位置。其測(cè)序步驟主要有以下幾個(gè)過程。①DNA 碎片化。利用基因測(cè)序技術(shù)，可完整測(cè)定基因組，測(cè)定前對(duì)樣品的DNA 進(jìn)行碎片化，并得到DNA 片段。若測(cè)定單個(gè)目的基因序列，則不需要進(jìn)行DNA 碎片化操作。②PCR 擴(kuò)增及體外克隆。針對(duì)特定目的核酸片段的測(cè)序，需要對(duì)測(cè)序區(qū)域進(jìn)行PCR擴(kuò)增，針對(duì)DNA 碎片化情況而言，需要將碎片化的DNA進(jìn)行克隆，并將其連接到質(zhì)粒載體中，進(jìn)而保證被測(cè)序樣品的純度和濃度[1]。③ddNTP 法循環(huán)測(cè)序。此種方法是將待測(cè)試樣品中加入4 中dNTP 和ddNTP，進(jìn)而可獲取到不用位置匹配終止的序列。

第一代基因測(cè)序試技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是檢測(cè)準(zhǔn)確性高，可稱之為測(cè)序行業(yè)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，具有經(jīng)濟(jì)成本優(yōu)勢(shì)，但其測(cè)序通量較低。第一代基因測(cè)序技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)PCR 基因產(chǎn)物的測(cè)序，獲取到了目的基因序列；實(shí)現(xiàn)了對(duì)突變、插入及缺失克隆產(chǎn)物的驗(yàn)證；同時(shí)，支持對(duì)微生物和真菌的鑒定，提供病毒分型功能。

1.2 第二代基因測(cè)序技術(shù)

第二代基因測(cè)序技術(shù)屬于高通量測(cè)序技術(shù)，掀起了測(cè)序技術(shù)革命，支持對(duì)幾百萬條核酸分子序列進(jìn)行測(cè)定，為下一代基因測(cè)序技術(shù)提供了技術(shù)保障。經(jīng)由技術(shù)人員不斷研發(fā)和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)序技術(shù)進(jìn)一步的創(chuàng)新。與第一代測(cè)序技術(shù)相比，其在通量上有所提高，并且單條序列成本較低，在實(shí)際應(yīng)用第二代基因測(cè)序技術(shù)過程中，主要應(yīng)用場(chǎng)景包括基因組測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、重測(cè)序，經(jīng)濟(jì)成本低廉。將第二代基因測(cè)序技術(shù)應(yīng)用在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域中，發(fā)揮了顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1.3 第三代基因測(cè)序技術(shù)

與第一代、第二代測(cè)序技術(shù)相比，第三代基因測(cè)序技術(shù)具有單分子測(cè)序特點(diǎn)，不需要對(duì)PCR 進(jìn)行擴(kuò)增，支持測(cè)定無線長(zhǎng)度的核酸序列。就第三代基因測(cè)序技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)看，降低了單堿基錯(cuò)誤率，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一序列測(cè)序錯(cuò)誤的糾正。同時(shí)，不存在測(cè)序的偏好性，不受回文序列的影響，彌補(bǔ)了二代測(cè)序技術(shù)缺陷，防止出現(xiàn)假陽(yáng)性SNP 位點(diǎn)。每個(gè)序列均能夠進(jìn)行對(duì)比，確保最終獲得準(zhǔn)確的變異位點(diǎn)和類型。第三代基因測(cè)序技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是不必?cái)U(kuò)增PCR，不受人為因素干擾，超長(zhǎng)讀長(zhǎng)，具有覆蓋均勻性特征，可直接檢測(cè)到甲基化信息。

1.4 宏基因組測(cè)序

宏基因組測(cè)序支持對(duì)單個(gè)微生物菌株的分離，基于環(huán)境中大量的微生物難以培養(yǎng)，在宏基因組支持下，對(duì)整個(gè)菌群中微生物群落結(jié)構(gòu)、物種分類及基因功能進(jìn)行界定，逐漸代替了單一的16S rDNA 基因測(cè)序。將宏基因組測(cè)序應(yīng)用在微生物群的組成和多樣性檢測(cè)中，發(fā)揮了重要的作用，更好地判別基因和環(huán)境之間的關(guān)系，有效分析了基因環(huán)境對(duì)微生物組的影響[2]。

1.5 宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

基于測(cè)序技術(shù)水平的不斷提升，實(shí)現(xiàn)了高通量測(cè)序技術(shù)目標(biāo)，更好地表達(dá)了微生物基因通量，并將環(huán)境中的RNA作為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定環(huán)境樣品的檢驗(yàn)。有研究人員發(fā)現(xiàn)，將宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序應(yīng)用在奶酪成熟過程中，發(fā)現(xiàn)在奶酪溫度上升過程中，微生物菌群發(fā)生了明顯的功能變化，增加了奶酪的成熟率，進(jìn)一步發(fā)揮了宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)食品工藝改善具有一定的指導(dǎo)作用。

2 分析基因測(cè)序技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用情況

2.1 基因測(cè)序技術(shù)在食品成分檢測(cè)中的應(yīng)用

近年來食品安全問題頻發(fā)，引起消費(fèi)者恐慌，出現(xiàn)人為或意外導(dǎo)致的食品摻假及污染現(xiàn)象，尤其禽畜肉類和水產(chǎn)類產(chǎn)品等，引起食品安全問題，增加了食品過敏風(fēng)險(xiǎn)。因此，在食物過敏、食品欺詐事件不斷發(fā)生過程中，進(jìn)一步加劇了消費(fèi)者恐慌程度，使其對(duì)食品安全更加關(guān)注。因此，生產(chǎn)者及相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)，基于消費(fèi)者利益出發(fā)，做好食品安全監(jiān)管工作，及時(shí)預(yù)見食品供應(yīng)鏈中潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患，切實(shí)做好食品安全檢測(cè)工作。將PCR 技術(shù)應(yīng)用在食品成分檢測(cè)中，并聯(lián)合基因測(cè)序技術(shù)進(jìn)行定量分析和驗(yàn)證，進(jìn)一步保證了食品安全檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。其可有效識(shí)別食品摻假及過敏成分，及時(shí)提出不合格的產(chǎn)品，保障消費(fèi)者權(quán)益。

2.2 基因測(cè)序技術(shù)應(yīng)用在食品特定物種檢測(cè)中

食品同類原料，在產(chǎn)地和品種上存在一定的差異性，消費(fèi)者難以根據(jù)食品外觀進(jìn)行判斷，尤其對(duì)于深加工后的食品原料而言，進(jìn)一步增加了消費(fèi)者的識(shí)別難度。在PCR 技術(shù)和基因測(cè)序技術(shù)支持下，分析基因序列，并參照基因數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，可有效識(shí)別食品特定物種的產(chǎn)地、品種等信息[3]。通過基因測(cè)序技術(shù)，可鑒定物種的DNA 條形碼，有效防止品種混淆現(xiàn)象。當(dāng)前，基因測(cè)序技術(shù)廣泛應(yīng)用在相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)中。

2.3 基因測(cè)序技術(shù)應(yīng)用在食品食源性微生物檢測(cè)中

傳統(tǒng)的食源性疾病監(jiān)控和鑒定方式，僅能反映病原菌基因組局部遺傳信息，分辨能力有限，然而在克隆化的菌株等方面存在不足之處?；谑称饭I(yè)化進(jìn)程加快，食品流通具有廣泛性和快速性，使人們飲食習(xí)慣發(fā)生變化。然而，食源性疾病成為亟需解決的問題。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，患食源性疾病人數(shù)呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，其中發(fā)展中國(guó)家尤為嚴(yán)重，食源性疾病當(dāng)前成為食品安全首要解決的問題。究其原因發(fā)現(xiàn)，與食品微生物污染有關(guān)，相關(guān)研究人員有必要就食源性致病菌的基因水平進(jìn)行研究，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)食源性致病菌污染作為食品安全控制的重點(diǎn)。在基因測(cè)序技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)食源性致病微生物的測(cè)定，有效了解食源性病菌遺傳情況以及致病機(jī)制等，切實(shí)為食品食源性微生物檢測(cè)提供了基礎(chǔ)保障[4]。例如，沙門氏菌是一種常見的食源性致病菌，人們可通過多途徑感染此類病菌。借助基因測(cè)序技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)蛋黃醬中含有沙門氏菌，進(jìn)而造成人們感染病原菌。

微生物超標(biāo)及食源性致病菌是引發(fā)生物污染的主要因素，在基因測(cè)序技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)高度覆蓋和高靈敏度目標(biāo)，降低了技術(shù)成本，代替了傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，發(fā)揮了技術(shù)優(yōu)勢(shì)。食品食源性致病菌具有進(jìn)化速度快，耐藥基因變化大的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的測(cè)定方式難以滿足致病菌導(dǎo)致感染發(fā)病率的步伐，在致病菌分型上存在較大的難度的特點(diǎn)。有相關(guān)研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，有必要建立標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)致病菌進(jìn)行全基因組測(cè)序。因此，研究人員對(duì)不同類型的致病菌進(jìn)行檢測(cè)，篩選出核心的基因序列，并進(jìn)行多點(diǎn)位序列分析。研究結(jié)果表明，在基因測(cè)序技術(shù)支持下，提高了致病菌分型能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相同序列菌株的分型，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性高，達(dá)到了高分辨目的。

基因測(cè)序技術(shù)中的全基因測(cè)序技術(shù)可對(duì)病原菌整個(gè)基因組織的核苷酸序列進(jìn)行測(cè)序，并進(jìn)行科學(xué)的分型，支持對(duì)龐大的基因組數(shù)據(jù)計(jì)算和解釋，實(shí)現(xiàn)結(jié)果對(duì)比分析目標(biāo)，通過公共數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)信息共享和分析，進(jìn)而比對(duì)出基因組之間單核苷酸的多態(tài)性，可清晰化地反映病原菌的遺傳性和變異特征，大大提升了對(duì)菌株和溯源的分辨能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)病原體的追蹤，部分將全基因測(cè)序獲取到的數(shù)據(jù)，納入到公共數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于數(shù)據(jù)對(duì)比和分析，若發(fā)生食源性疾病，可第一時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，并追溯到廠商[5]。就我國(guó)在全基因測(cè)序方面的研究進(jìn)展情況看，全基因測(cè)序技術(shù)成為食源性疾病爆發(fā)病原追溯的金標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)病因食品的檢測(cè)，保證了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，發(fā)揮了全基因測(cè)序技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過研究發(fā)現(xiàn)，基因測(cè)序檢測(cè)技術(shù)具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，支持對(duì)食品食源性致病菌的檢測(cè)，可檢測(cè)微生物超標(biāo)問題，支持對(duì)食品原材料成分的檢測(cè)，有效識(shí)別受污染食品，檢測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確，為食品安全檢測(cè)提供了先進(jìn)的技術(shù)保障，未來基因測(cè)序技術(shù)將廣泛應(yīng)用在更多領(lǐng)域中。