2012年美國沙門氏菌(salmonella)爆發導緻數百人患病,美國食品和藥品監督管理局(fda)迅速從受污染的壽司級鮪魚(用來生吃的)中分離出了緻病的沙門氏菌菌株,并且追溯到了位于印度的魚肉加工廠(不出意料地,fda在該廠發現了10處衛生疏忽,其中有四處情節十分惡劣)。(譯者吐槽:印度啊同學們,想沒想起洗澡唱歌的故事?)
随後在2014年, fda查出了羅斯食品公司(ross foods)生産的奶酪中的緻病菌,進而把一場李斯特菌感染爆發遏制在萌芽中。該次感染隻造成了7人生病1人死亡。羅斯食品公司也在那之後被關閉。
上述兩個公共衛生事件的成功都得益于dna測序技術,該技術不僅可以幫我們辨識餐桌上的肉類到底來自什麼動物,而且可以用于判定食品中可能含有的緻病菌的具體菌株。
dna測序的應用前景相當廣泛。從基因水準了解我們的食物不僅是為了我們的健康(考慮到食物過敏、汞超标等等)和錢包(挂羊頭賣狗肉可不是中國專利哦),也是為了動物們(有些動物屬于瀕危物種,或是被非法獵殺的)。
dna測序通常有兩種方式:全基因組測序和部分測序。随着技術更新,兩種測序方式都日益快捷經濟,有朝一日可能由普通消費者在平闆電腦或者手機上即可完成。
當需要辨識物種時-比如你想知道自己正要吃的到底是牛肉還是某不明來源的野生動物-我們就需要借助于dna條形碼技術。dna條形碼的理念是2003年由加拿大研究人員首先提出的。與超市掃描商品上貼的黑白條形碼異曲同工,通過檢測基因組中某一特定區域的一段很短的遺傳序列,我們可以更有把握地判定眼前的食物到底是什麼物種,而不必受色澤、形狀等的誤導。為實作這一分辨物種的目的,部分測序通常就足夠了。
2004年啟動的“生命條形碼(barcode of life)”大型項目,旨在用線粒體細胞色素c氧化酶基因(co1)中一段648堿基對的序列作為标準“條形碼”,為幾乎所有的動物種類建立一個dna條形碼資料庫, 目前已經用于區分除植物外的50萬種生物。由于co1基因在植物中進化過于緩慢,因而不能用于區分植物。
如果需要分辨緻病菌的菌株或亞型(比如本文開始介紹的沙門氏菌的案例),全基因組測序則是關鍵。在不久的将來,一個大型開放的資料庫genome trakr (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/183844) 可能會大大加速這一技術的推廣。genome trakr 是由美國食品藥物管理局( fda),加州大學戴維斯分校,和安捷倫科技公司(agilent technologies)共同組織的,目标是對10萬種常見的食源性緻病菌進行全基因組測序。迅速準确的确定緻病菌,讓有關機構可以在初期遏制感染的大規模爆發,并且追蹤污染源,進而防止進一步的污染。
genome trakr項目已于2012年3月啟動,向科研人員和公衆健康機構免費開放,并且還在持續擴充中。據項目負責人加州大學戴維斯分校的微生物學家bart weimer透露,他們正在對來自中國的1萬個基因組進行測序,同時也在和其他國家合作。
洛克菲勒大學的學者mark stoeckle 博士曾在2008年帶領高中生進行了一項dna條形碼研究,緻力于甄别在紐約市出售的魚類的不實标示(傳說中的“壽司門”)。他最近告訴筆者:“最關鍵的是要有一個好的資料庫。dna測序現在越來越便宜,需要的裝置也越來越小。相信在不久的将來我們就會看到手機大小的dna測序儀了。”
科技公司dnatrek的創始人anthony zografos 不久前在接受“科學美國人”( scientific american)采訪時說,早晚有一天我們在手機上裝一個應用(app),掃一下就能知道眼前的食物和它标簽上号稱的是不是符合,有沒有被污染。
dnatrek 從植物中提取dna 序列,用一種無色無味的材料與天然油脂混合之後噴在食物表面,通過這種方式給食物加上了看不見的條形碼。當食物引起的疾病爆發時,在實驗室裡通過聚合酶鍊式反應(就是pcr啦), 隻用20分鐘的時間就能讀取食品上的dna條形碼 ,借此迅速追查到污染源。以前這項任務可能要耗費幾周甚至幾個月的時間。
克萊默森大學(clemson university)教授peter marko 曾在2004年發表文章,揭露了美國市場上出售的紅鲷魚(一個字,貴)有超過6成其實都是别的魚假冒的,借助的就是dna測序技術。在“壽司門”之後, peter marko對紐約時報表示“現在的技術讓我們能解答在以前不可能找到答案的問題”。
dna測序技術的原理雖然深奧,操作起來卻極為容易,高中生即可勝任。随着這項技術越來越便宜,使用的儀器越來越小,很可能不久的将來每個人在自己的手機上就能進行dna測序了。
原文釋出時間為:2015-03-26
本文來自雲栖社群合作夥伴“大資料文摘”,了解相關資訊可以關注“bigdatadigest”微信公衆号