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世界食品安全日|数字PCR助力食品安全

PilotGene

2021.6.08

2018年12月20日，联合国通过决议，自2019年起将每年的6月7日确定为“世界食品安全日”，将食品安全纳入公共议程的主流，并在全球范围内减轻食源性疾病的负担。今年的主题是“保障食品安全，构筑健康未来”，关注的是生产和消费安全食品有直接和长期利益。世卫组织写道：“认识到人类健康、动物、植物、环境和经济之间的系统性联系，将有助于我们满足未来的需求。”

食品安全是政府、生产者和消费者的共同责任。从农场到餐桌，每个人都有责任确保我们吃的食物是安全的，且不会对我们的健康造成损害。

随着现代社会的的发展和进步，食品掺假问题已成为一种持续性的社会问题，大量的假冒伪劣食品充斥市场。传统的源性成分检测方法主要依靠普通PCR或实时荧光定量PCR（Quantitative Real-time PCR, qPCR），这些方法现阶段应用虽较为成熟，但仍有缺陷：一是传统方法步骤较为复杂；二是仍有很多不可消除的因素严重制约着传统方法在食品源性成分检测上的准确性，如PCR扩增的效率、非特异目的基因的背景干扰以及内参照基因的选取等；三是传统方法无法进行精确定量。

数字PCR（Digital PCR, dPCR）是一种新的核酸检测和定量方法，借助微液滴或微孔方式对PCR反应液进行分割，通过单个模板分子的PCR扩增，可实现不依赖于标准曲线和参照样本的准确、绝对定量。数字PCR使得反应更灵敏、结果更可靠、展示更直观，尤其适用于微量或痕量DNA检测与定量。数字PCR技术在食品检测领域的应用正好可弥补以上缺陷。下面我们就数字PCR应用方向做个简单的介绍。

转基因成分检测

为确保食品产品符合转基因安全法规以及准确标注转基因成分含量的规定，客观上要求能准确定量转基因（Genetically Modified Organisms, GMO）食品中转入的外源基因的拷贝数。目前常用qPCR确定转基因作物或成分的含量，该方法通常依赖于已知浓度的标准品，dPCR绝对定量的方式可以彻底解决这些标准物质的定标工作，消除GMO检测对标准物质的依赖问题。

动物源性检测

肉制食品掺假是全球共同面临的食品安全热点问题。现研究表明，在建立动物源成分精准定量检测技术区分肉制食品有意掺假和无意掺假方面，qPCR无法提供完全有效的解决方法，而dPCR则可以通过对动物源性成分的拷贝数进行绝对定量。利用数字PCR得到的拷贝数比例，就能更准确直观地反应出样品中动物源成分含量的真实状态，从而判断有意掺假还是无意掺假的目的。

食源性致病菌的检测

大多数食源性疾病由食源性致病微生物引发，研究和建立食源性致病微生物的快速有效检测方法对于食品安全风险监控及保障人们的身体健康具有重要意义。相对于传统PCR，dPCR具有较好的准确度和重现性，可实现绝对定量分析，为快速准确地进行食品安全检测提供了一种崭新的技术平台。

遗传育种中的应用

拷贝数变异(Copy number variation, CNV)与疾病（癌症）、代谢途径、生物种进化等关系密切。在农业及畜牧业，CNV可作为遗传育种的遗传标记。目的是确认目的序列的拷贝数是否偏离野生型序列，以及偏差多少。

传统实时荧光定量PCR平台提供了足够的分辨率，可以鉴别低拷贝数 (如0至5的拷贝数)；但更高的拷贝数需要更精确的测量，以确定确切的拷贝数。数字PCR通过直接读取阳性信号，通过泊松分布校正得到目标基因的绝对拷贝数，为CNV的研究提供了绝对的检测精度。数字PCR能够有效对二代测序（NGS）和微阵列比较基因组杂交（aCGH）等实验结果进行验证，并具有检测周期短、成本低、样本通量高等特点。dPCR尤其适用于更高拷贝数分析，检测精度超过±10%。绝对的检测精度的前提下，进一步通过选择质量，为加速遗传收益提供了一个契机。

其他应用

dPCR在食品安全定量检测领域，除了用于转基因成分、动物源性成分和食源性致病微生物的定量检测外，还可应用于多个方面。例如，在食品过敏原成分的定量检测方面，现有的麸质过敏原阈值管理，可以尝试采用dPCR解决检测的需求；对于零容忍的各种过敏原，dPCR技术的应用更是可以降低检测限、提高检测灵敏度，为食物过敏人群带来更加精准的保护。在珍贵食药材及其制品的鉴别和定量检测方面，可通过建立物种特异性基因拷贝数与质量之间的换算关系，应用dPCR绝对定量方法对冬虫夏草、阿胶等生物来源的样品进行有效成分的含量测定，评估这些珍贵食药材及其制品的价值。

dPCR技术已经为食品安全定量检测带来全新的解决方案，其在食品安全检测领域产生的影响逐渐开始显现。相信在不远的将来，研究者将从中找到更多的切入点，取得更大的成果，为保障食品安全提供更为先进的技术手段。

关于领航基因

领航基因科技（杭州）有限公司是一家专业从事生命科学产品研发、生产、销售及服务的国家级高新技术企业。公司拥有高水准的多学科交叉技术研发团队和高素质的资深销售团队，建立了国际顶尖的研发中心及GMP生产基地，拥有六十多项自主知识产权。公司专注于数字PCR（Digital PCR）技术的研发，相关产品已获得NMPA注册证。现已推出高通量、低成本、全自动的数字PCR检测平台，应用于病原微生物检测、肿瘤液体活检、生殖和遗传等领域，为用户提供整套完整的分子诊断解决方案。领航基因将持续突破革新，充分发挥自身在科技成果转化和高新技术产业发展中的作用，使基因检测惠及大众，实现医疗机构、政府、百姓多方共赢，为人类健康事业做出更大的贡献。

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