【译】DNA条形码技术如何预防食物中毒爆发

大数据文摘翻译作品

作者:Elizabeth Armstrong Moore

翻译:吴霞

校对:孙强

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2012年美国沙门氏菌(salmonella)爆发导致数百人患病,美国食品和药品监督管理局(FDA)迅速从受污染的寿司级金枪鱼(用来生吃的)中分离出了致病的沙门氏菌菌株,并且追溯到了位于印度的鱼肉加工厂(不出意料地,FDA在该厂发现了10处卫生疏忽,其中有四处情节十分恶劣)。(译者吐槽:印度啊同学们,想没想起洗澡唱歌的故事?)

随后在2014年, FDA查出了罗斯食品公司(Ross Foods)生产的奶酪中的致病菌,从而把一场李斯特菌感染爆发遏制在萌芽中。该次感染只造成了7人生病1人死亡。罗斯食品公司也在那之后被关闭。

上述两个公共卫生事件的成功都得益于DNA测序技术,该技术不仅可以帮我们辨别餐桌上的肉类到底来自什么动物,而且可以用于判定食品中可能含有的致病菌的具体菌株。

DNA测序的应用前景相当广泛。从基因水平了解我们的食物不仅是为了我们的健康(考虑到食物过敏、汞超标等等)和钱包(挂羊头卖狗肉可不是中国专利哦),也是为了动物们(有些动物属于濒危物种,或是被非法猎杀的)。

DNA测序通常有两种方式:全基因组测序和部分测序。随着技术更新,两种测序方式都日益快捷经济,有朝一日可能由普通消费者在平板电脑或者手机上即可完成。

当需要辨别物种时-比如你想知道自己正要吃的到底是牛肉还是某不明来源的野生动物-我们就需要借助于DNA条形码技术。DNA条形码的理念是2003年由加拿大研究人员首先提出的。与超市扫描商品上贴的黑白条形码异曲同工,通过检测基因组中某一特定区域的一段很短的遗传序列,我们可以更有把握地判定眼前的食物到底是什么物种,而不必受色泽、形状等的误导。为实现这一分辨物种的目的,部分测序通常就足够了。

2004年启动的“生命条形码(Barcode of Life)”大型项目,旨在用线粒体细胞色素C氧化酶基因(CO1)中一段648碱基对的序列作为标准“条形码”,为几乎所有的动物种类建立一个DNA条形码数据库, 目前已经用于区分除植物外的50万种生物。由于CO1基因在植物中进化过于缓慢,因而不能用于区分植物。

如果需要分辨致病菌的菌株或亚型(比如本文开始介绍的沙门氏菌的案例),全基因组测序则是关键。在不久的将来,一个大型开放的数据库Genome Trakr (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/183844) 可能会大大加速这一技术的推广。Genome Trakr 是由美国食品药物管理局( FDA),加州大学戴维斯分校,和安捷伦科技公司(Agilent Technologies)共同组织的,目标是对10万种常见的食源性致病菌进行全基因组测序。迅速准确的确定致病菌,让有关机构可以在初期遏制感染的大规模爆发,并且追踪污染源,从而防止进一步的污染。

Genome Trakr项目已于2012年3月启动,向科研人员和公众健康机构免费开放,并且还在持续扩展中。据项目负责人加州大学戴维斯分校的微生物学家Bart Weimer透露,他们正在对来自中国的1万个基因组进行测序,同时也在和其他国家合作。

洛克菲勒大学的学者Mark Stoeckle 博士曾在2008年带领高中生进行了一项DNA条形码研究,致力于甄别在纽约市出售的鱼类的不实标示(传说中的“寿司门”)。他最近告诉笔者:“最关键的是要有一个好的数据库。DNA测序现在越来越便宜,需要的设备也越来越小。相信在不久的将来我们就会看到手机大小的DNA测序仪了。”

科技公司DNATrek的创始人Anthony Zografos 不久前在接受“科学美国人”( Scientific American)采访时说,早晚有一天我们在手机上装一个应用(app),扫一下就能知道眼前的食物和它标签上号称的是不是符合,有没有被污染。

DNATrek 从植物中提取DNA 序列,用一种无色无味的材料与天然油脂混合之后喷在食物表面,通过这种方式给食物加上了看不见的条形码。当食物引起的疾病爆发时,在实验室里通过聚合酶链式反应(就是PCR啦), 只用20分钟的时间就能读取食品上的DNA条形码 ,借此迅速追查到污染源。以前这项任务可能要耗费几周甚至几个月的时间。

克莱默森大学(Clemson University)教授Peter Marko 曾在2004年发表文章,揭露了美国市场上出售的红鲷鱼(一个字,贵)有超过6成其实都是别的鱼假冒的,借助的就是DNA测序技术。在“寿司门”之后, Peter Marko对纽约时报表示“现在的技术让我们能解答在以前不可能找到答案的问题”。

DNA测序技术的原理虽然深奥,操作起来却极为容易,高中生即可胜任。随着这项技术越来越便宜,使用的仪器越来越小,很可能不久的将来每个人在自己的手机上就能进行DNA测序了。

原文链接:

https://gigaom.com/2015/03/09/how-dna-barcoding-food-can-prevent-illness-outbreaks

【译者简介】

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吴霞,北京大学生物本科,宾夕法尼亚州立大学神经生物学博士,现在加州理工学院任研究员。

【医疗大数据栏目介绍】

2015年2月7日“医疗大数据专栏”正式成立。随着基因芯片及DNA测序技术的发展,生物医疗大数据迅猛发展,既是大数据技术发展的原动力,也是大数据技术的受益者。大数据文摘2013年7月成立,我们专注数据,每日坚持分享优质内容,从未间断,我们努力为读者和志愿者打造一个分享和交流平台。作为大数据文摘的志愿者群,我们中有不少人从事医疗大数据相关工作,关心医疗大数据的发展,愿意通过这个专栏,和大家一起分享医疗大数据的点点滴滴。 如果您是专业人员,愿意与大家分享,请加入我们,我们把这个平台和专栏做得更好。精准医疗的革命时代到来了,让我们一起关注医疗大数据技术的发展。

【主编介绍】

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孙强,资深生物信息专家,现在服务于美国国立癌症研究所,从事癌症基因组数据库管理工作。热爱大数据,加入大数据文摘志愿者行列一年有余,愿以文会友,广结大数据善缘。旅居美国多年,现在定居于大华府地区。

读过的学校:山东大学,中科院植物所,加大洛杉矶分校( UCLA )

生活过的城市:淄博,济南,北京,洛杉矶,华盛顿

其他爱好:足球,钓鱼,打牌

大数据格言:big data is better data

本文分享自微信公众号 - 大数据文摘(BigDataDigest)

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原始发表时间:2015-03-26

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