生物也有条形码？科学家们是如何发现生物自带的识别系统、并实现人工检测的？近日 ， 采访人员从中国农业科学院获悉 ， 该院相关科研团队解决了生物条形码DNA链、载体蛋白与纳米材料标记的科学难题 ， 实现了对农药等小分子化合物的超高灵敏检测 。 该研究由中国农科院农业质量标准与检测技术研究所农业化学污染物残留检测及行为创新团队完成 ， 相关科研成果发表在《食物化学（Food Chemistry）》等期刊上 。
什么是生物条形码？
2003年 ， 美国西北大学的查德·蒙坎院士提出“生物条形码（Bio- barcode）”的研究方法 。 区别于植物学、生态学上广义的条形码概念 ， 这里的生物条形码一般指“DNA条形码” ， 是指标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段 ， 实验时通常使用碱基序列为48-68之间的寡核苷酸链 。
团队科学家金茂俊介绍 ， 生物条形码作为标记物质可充分发挥现有分子生物学技术对DNA链的高灵敏定性定量特性 ， 提高免疫分析方法的灵敏度 。 原有的方法只能应用于蛋白等大分子物质的检测 。 因此 ， 小分子化学污染物的高灵敏和多残留检测一直是国际免疫分析界研究的热点与难点 。
研究如何进行？
当前 ， 国际社会在农药、环境污染物、生物毒素、食品安全等领域的检测要求逐渐严格 ， 对检测灵敏度的要求也在不断提高 ， 生物条形码技术的应用前景广阔 。
研究首次构建了生物条形码免疫竞争反应模式 ， 具有很大的创新意义 。 竞争反应模式通过半抗原和检测目标物竞争抗体的原理实现了检测的高灵敏度 。
据金茂俊介绍 ， 研究中有两个载体 ， 一个是13纳米的胶体金分子 ， 另一个是磁性纳米粒子 。 在胶体金纳米粒子上偶联抗体与标记用条形码 ， 在磁性纳米粒子上偶联载体蛋白连接半抗原 ， 通过免疫竞争反应 ， 建立回归方程来判断结果 。
研究将生物条形码免疫竞争反应模式与荧光定量PCR、数字PCR、蛋白芯片、纳米酶等DNA定量、人工模拟酶技术相结合 ， 率先将生物条形码免疫分析方法应用于农药等小分子化合物的检测 ， 实现了该方法对蛋白等大分子物质、农药等小分子物质检测的全覆盖 ， 检测灵敏度较经典免疫分析方法提高8-78倍 。
研究同时基于荧光探针、DNA-RNA荧光猝灭等标记体系 ， 构建了可实现对三唑磷、对硫磷、毒死蜱等农药同时检测的多残留免疫分析方法 。
该研究为实现对食品与环境中其他小分子化学污染物的超痕量分析奠定了基础 ， 该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等的连续资助 。
下一步 ， 研究的目标是稳定灵敏度、实现多残留检测、简化检测方法 ， 使以该方法为原理的检测手段能在更多实践领域被应用 。
【生物|我国科学家首次构建生物条形码免疫竞争反应模式】新京报采访人员周怀宗实习生刘文婧
编辑 张树婧 校对 李铭
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