1953年，沃森和克里克發(fā)表的DNA雙螺旋結構模型標志著分子生物學的誕生，自此人類有了探索生物起源、進化、發(fā)展的新途徑。最重要的是，分子生物學的應用已經(jīng)覆蓋到生產(chǎn)生活、醫(yī)療健康、社會發(fā)展的方方面面，這一成果也被譽為20世紀以來生物學方面最偉大的發(fā)現(xiàn)。然而，分子生物學也給社會帶來一定的負擔，安全、倫理、生態(tài)系統(tǒng)等多個層面都面臨著嚴峻的考驗。

       2021年4月15日，于2020年10月中國全國人大常委會審議通過的《生物安全法》正式生效，這標志著我國對于生物安全監(jiān)管的全面升級。《生物安全法》以建立生物安全風險監(jiān)測預警制度、風險調查評估制度、信息共享制度、信息發(fā)布制度、名錄和清單制度、標準制度、生物安全審查制度、應急制度、調查溯源制度、國家準入制度和境外重大生物安全事件應對制度等11項基本制度為基礎，為生物安全管理的全鏈條上了一把鎖。當然，《生物安全法》覆蓋的范圍更廣泛，不僅包括生物技術研究、開發(fā)與應用層面，還包括重大新發(fā)突發(fā)傳染病、動植物疫情、病原微生物實驗室生物安全、人類遺傳資源和生物資源安全、生物恐怖襲擊和生物武器威脅等，當下仍在全球范圍內肆虐的新冠疫情就是給全世界國家的一次生物安全"大考"。

       分子生物學助力食品檢測

       很多人認為生物安全和食品安全是兩個完全不同的概念，而實際上二者是交叉關聯(lián)的關系，比如對進口冷凍食品新冠病毒的檢測，既可以認為是生物安全的防控措施，也可以認為是食品安全的檢測手段，要知道，對病原體的檢測也是食品安全的重要環(huán)節(jié)之一。

       食品原料大來源較為廣泛，但主要是動物、植物和微生物等生物制品，因此核酸檢測、抗體檢測和抗原檢測也是食品檢測常用的幾種方法，由于抗原檢出率較低，通常不會采用。整體來看，核酸檢測的應用更為普遍，可以囊括絕大多數(shù)生物制品的檢測，微生物污染、轉基因食品、食品摻假等都可以通過核酸檢測的形式作出鑒定，該技術被稱為聚合酶鏈式反應（PCR）。 

       PCR的進化

       聚合酶鏈式反應（PCR）是一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，它可看作是生物體外的特殊DNA復制，PCR的最大特點是能將微量的DNA大幅增加。由于該技術的發(fā)生依賴于酶的作用，因此1988年Saiki等人在黃石公園溫泉中分離的一株水生嗜熱桿菌中提取到一種耐高溫DNA聚合酶，才真正將PCR技術變?yōu)榭蓱玫默F(xiàn)實技術。

       PCR需要經(jīng)過變性、退火、延伸三個過程。首先，一般先于94℃（或95℃）變性3～10min，接著94℃變性30～60；其次，將反應混合物冷卻至某一溫度，通常在40～60℃之間，時間為30～45s，這一溫度可使引物與它的靶序列發(fā)生退火；最后，再將溫度提升到70～75℃，使退火引物在DNA聚合酶作用下得以延伸，延伸時間要根據(jù)DNA聚合酶的延伸速度和目的擴增片段的長度確定。不斷重復該過程，可以使目標核酸片段迅速擴增數(shù)倍，直到滿足檢測要求。隨著食品行業(yè)對快速檢測、操作便捷性、準確性要求的不斷提升，常規(guī)PCR技術這種對溫度要求高、設備依賴性強的屬性使其很難應用于實驗室之外，不能滿足日常的檢測需要，依托PCR技術的迭代不斷得以涌現(xiàn)。

       目前的恒溫擴增技術有環(huán)介導恒溫擴增技術（LAMP）、鏈替代恒溫擴增技術(NASBA)、滾環(huán)恒溫擴增技術(RCA)、依賴解旋酶恒溫擴增技術(HDA)、重組酶聚合酶擴增(RPA)、鏈替代擴增 (SDA)、單引物恒溫擴增技術(SPIA)等，其中環(huán)介導恒溫核酸擴增和重組酶聚合酶擴增是最被看好的兩種技術。

       環(huán)介導恒溫核酸擴增（LAMP）

       環(huán)介導恒溫核酸擴增（LAMP）是日本學者Notomi等在2000年發(fā)表的一種核酸擴增的方法，其特征在于使用4種不同的引物專門設計用于識別靶DNA的6個不同區(qū)域，在鏈置換聚合酶的作用下可以在恒溫條件（60℃-65℃）實現(xiàn)連續(xù)擴增，無需常規(guī)PCR中變性、退火、延伸等步驟，具有反應速度快、特異性強、靈敏度高、硬件要求低等特點。

       目前，該方法已經(jīng)被廣泛應用于出口食品致病菌的檢測，相關標準包括SN/T 2754.1-2011 出口食品中致病菌環(huán)介導恒溫擴增(LAMP)檢測方法 第1部分：金黃色葡萄球菌、SN/T 2754.15-2011 出口食品中致病菌環(huán)介導恒溫擴增(LAMP)檢測方法 第15部分：阪琦腸桿菌等15項。2020年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布公告第323號-9-2020環(huán)介導等溫擴增方法制定指南，對轉基因植物及其產(chǎn)品成分檢測的方法制定做出指導。 

       重組酶聚合酶擴增（RPA）

       重組酶聚合酶擴增（RPA），被稱為是可以替代PCR的核酸檢測技術。RPA技術依賴于在常溫下有活性的能結合單鏈核酸(寡核苷酸引物)的重組酶、單鏈DNA結合蛋白(SSB)和鏈置換DNA聚合酶三種酶，其最 佳反應溫度在37℃左右，在常溫下就可實現(xiàn)目標核酸的擴增，可以真正的應用于現(xiàn)場的快速檢測。該技術在出口食品成分的快速檢測中也較為常用，由于專利等因素的限制，其酶源選擇也不同，也被稱為重組酶介導鏈替換核酸擴增法（RAA法），我國已制定SN/T 5227-2019 重組酶介導鏈替換核酸擴增法（RAA法）相關標準11項。

       隨著《生物安全法》的實施，核酸擴增檢測技術作為保障生物安全的重要手段必將持續(xù)更新迭代，技術的延伸應用也會讓食品行業(yè)持續(xù)受益?？梢灶A見，分子診斷技術在食品行業(yè)的應用將迎來新一輪的擴張期。

       關鍵詞：生物安全法  PCR  核酸擴增  基因檢測

       作者簡介：慕慕，食品科學碩士研究生，長期致力于食品工藝與配方的設計與研究，現(xiàn)主要從事肉制品的研發(fā)。