食物過敏是人們對食物中一些蛋白質(zhì)的一種不良的免疫反應(yīng)。其癥狀有輕微的,也有嚴(yán)重的,非常影響人們的日常生活。大約有4%的成人和8%的兒童存在食物過敏反應(yīng),過敏反應(yīng)也是導(dǎo)致人們就醫(yī)的主要原因。在今天,人們越來越關(guān)注食物過敏所帶來的健康問題。遺憾地是,至今還沒有治療它的有效方法。而我們能做的是盡量避免和過敏原接觸。為了保護(hù)消費(fèi)者,法律規(guī)定食品生產(chǎn)商要在其產(chǎn)品標(biāo)簽上注明該產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中是否可能含有某一種過敏原。盡管做出了這樣的規(guī)定,但是,要真正實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品標(biāo)簽上注明是否可能含有某一過敏原,我們首先要把過敏原從食物中檢測出來。
傳統(tǒng)的過敏原檢測方法可以分為基于蛋白的檢測和基于DNA的檢測。前者包括免疫印跡、酶或放射過敏原吸附實(shí)驗(yàn)、火箭免疫電泳等等。后者主要包括PCR和real-time PCR。因?yàn)榇蟛糠值氖澄镞^敏原是蛋白質(zhì),一些基于蛋白的檢測方法,比如免疫分析類方法,利用的是一種或多種抗體去靶向結(jié)合特異性的食物過敏原。該方法根據(jù)蛋白與蛋白的特異性相互作用來實(shí)現(xiàn)。再有,96孔板的ELISA方法是現(xiàn)在常用的檢測方法,該方法通常是分開來檢測每一種抗原。
多年來,人們已經(jīng)發(fā)明了很多種方法來檢測食物過敏原,但是,仍然有許多問題需要解決。傳統(tǒng)的過敏原檢測方法通常需要大量的人力花費(fèi)大量的時(shí)間來完成,這往往需要很高的花費(fèi),以及諸如此類的原因。以酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)為例,即使在其最快的模式和最恰當(dāng)?shù)臈l件下,該方法分析一種過敏原的14個(gè)樣品仍然需要至少30分鐘,并且每個(gè)樣品需要花費(fèi)15歐元。所以,現(xiàn)今的檢測手段還不能滿足人們的需求。因此,十分有必要發(fā)明一些新的針對多種過敏原進(jìn)行檢測的精確分析工具。
最近幾年,許多新技術(shù)新方法涌現(xiàn)出來。根據(jù)其設(shè)計(jì)原理和設(shè)備,這些方法可以分為三大類。第一類,最近報(bào)道地針對多種過敏原檢測的集中免疫分析方法,比如以競爭激烈的間接模式出現(xiàn)的多過敏原酶聯(lián)免疫吸附法、多重反向點(diǎn)雜交酶免疫分析系統(tǒng)和共振增強(qiáng)吸收(REA)為基礎(chǔ)的近場免疫等。第二類,由于免疫檢測方法的時(shí)間消耗和勞動(dòng)密集,人們發(fā)明了幾種用于食物過敏原掃描的生物傳感器,其中包括高靈敏度的NRL陣列生物傳感器、基于SPR的生物傳感器和一種微型傳感器技術(shù)SPREETA。第三類,是一些針對不同環(huán)境和食物過敏原污染的多重分析系統(tǒng),包括檢測多種病原體的電子芯片、檢測轉(zhuǎn)基因生物的基于微珠的懸浮液陣列方法等等。的確,為了獲得一些快速、高效和低成本的過敏原檢測方法,人們發(fā)明和發(fā)展了許多方法和技術(shù)。當(dāng)然,在這個(gè)過程中我們對過敏原的檢測有了很大的進(jìn)步。但是,現(xiàn)在的問題是,文章中所提到的所有方法都不能同時(shí)檢測四大類主要的過敏原。因此,人們又發(fā)明了一種新的方法——ISPR。
ISPR(imaging surface plasmon resonance)是一種新發(fā)明地用于食物過敏原的快速、定量和多重分析方法,這種方法使自動(dòng)化和高通量的過敏原分析成為可能。并且通過該方法可以得到一份完整的食物過敏原譜。在之前,SPR是廣泛地用于生物分子相互作用的動(dòng)力學(xué)研究的。因?yàn)榇嬖谠O(shè)備高成本性和低通量問題,該方法在常規(guī)濃度分析方面的應(yīng)用被限制。但是,現(xiàn)在把SPR和成像技術(shù)結(jié)合起來運(yùn)用于過敏原檢測。通過結(jié)合基于SPR技術(shù)的檢測和空間表面改性,我們可以做到在一次檢測過程中得到多重分析。并且由于其自動(dòng)化和高通量的能力以及傳感器芯片的復(fù)用性,過敏原檢測的成本大大地減少,也為將來的流水線操作提供可能,減少了人力的使用。
例如,針對抗體微矩陣,ISPR就是利用水凝膠涂層APR芯片和一種連續(xù)性微流體(CFM)探測器。這種CFM探測器利用的是一種微流體交互界面,使抗體可以和各個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)各自結(jié)合,這樣我們在親水性表面上就可以得到高質(zhì)量斑點(diǎn)的形成,并且是每個(gè)斑點(diǎn)處的負(fù)荷量有了大大的提高。也因?yàn)檫@樣的原因,即使只有一小部分的非固定的抗體,也可以用來進(jìn)行分析,而其反應(yīng)的強(qiáng)度足以被檢測到。舉一個(gè)具體的例子來說明,采用一種結(jié)合抗體微陣列的角度掃描ISPR系統(tǒng)來針對13種主要的過敏原進(jìn)行食物過敏原譜的分析。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,我們選用的食物種類有餅干和巧克力,選用的過敏原是七大主要的過敏原(花生、牛奶、羽扇豆、大豆、雞蛋、榛子和杏仁),以及六種堅(jiān)果類過敏原(腰果、巴西堅(jiān)果、松子、山核桃、澳洲堅(jiān)果和開心果)。芯片表面的抗體斑點(diǎn)是我們選擇過敏原的特異性檢測區(qū)域。ISPR的檢測步驟包括芯片穩(wěn)定處理,和樣品作用,以及芯片再生;我們得到的結(jié)果將是針對每個(gè)抗體斑點(diǎn)的特異過敏原的劑量曲線。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,每一次檢測循環(huán)可以在12分鐘內(nèi)得到12種過敏原的經(jīng)過量化的濃度數(shù)據(jù)。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明該方法在進(jìn)行食物過敏原檢測中的的能力是可以的。與ELISA實(shí)驗(yàn)相比,通過芯片ISPR檢測得到的食物過敏原譜是可靠的。由于SPR被應(yīng)用來進(jìn)行濃度分析,因而它的整個(gè)過程是可以不用標(biāo)記、信號(hào)放大和洗脫步驟。盡管少了這些步驟,但通過這種方法得到的分析結(jié)果是符合的。
通過以上提到的一些優(yōu)點(diǎn),可以認(rèn)為ISPR是一種很好的檢測食物過敏原的方法。通過使用ISPR,可以有效地避免生產(chǎn)過程中的過敏原污染。從而生產(chǎn)商也可以很好地提供警示標(biāo)簽,指出產(chǎn)品中的可能的過敏原使消費(fèi)者的健康可以得到保證。
當(dāng)然,ISPR是一種很好的檢測過敏原的方法,但它也存在一些問題。其中最主要的一個(gè)是由于需要大量的抗體,這就限制了該方法的使用。因此,我們在大量利用ISPR檢測食物過敏原的同時(shí),要么減少對抗體的使用,要么加快抗體的生產(chǎn)。