朱進(jìn)波

除了克隆外，估計(jì)很少有技術(shù)像轉(zhuǎn)基因這樣，從誕生起就飽受爭(zhēng)議。自1983年第一株轉(zhuǎn)基因植物——轉(zhuǎn)基因煙草問(wèn)世以來(lái)，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品已經(jīng)滲透進(jìn)我們生活的方方面面。平心而論，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的出現(xiàn)既可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量又能夠增強(qiáng)其抗病蟲(chóng)害的能力，的確為我們解決了不少問(wèn)題，但潛藏在其背后的安全性問(wèn)題和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響又是大家所擔(dān)憂的。網(wǎng)絡(luò)上不乏關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品的激烈論戰(zhàn)，我們暫且不論誰(shuí)是誰(shuí)非，但就憑咱普通人的凡胎肉眼，一把大豆放到面前，誰(shuí)也辨不出它是不是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物！所以談到這里就該輪到我們的主角——生命分析化學(xué)家出場(chǎng)了。

我們都分析些什么

都說(shuō)21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，就這頭十多年的發(fā)展來(lái)看的確沒(méi)錯(cuò)，而生命分析化學(xué)就是隨之應(yīng)運(yùn)而生的一個(gè)新興交叉學(xué)科。從名頭上看，基本可以把生命分析化學(xué)理解成利用分析化學(xué)的手段研究生命體、監(jiān)測(cè)生化反應(yīng)過(guò)程的一個(gè)學(xué)科。那除了轉(zhuǎn)基因豆，生命分析化學(xué)家們還分析些什么呢？其實(shí)大到生態(tài)環(huán)境，小到草木魚(yú)蟲(chóng)，近到我們的食品安全、醫(yī)療衛(wèi)生都屬于生命分析化學(xué)的范疇。雖然自然界的物種千奇百怪，生化反應(yīng)過(guò)程也是紛繁復(fù)雜，但如果化整為零到分子層面，這事就簡(jiǎn)單了。籠統(tǒng)點(diǎn)說(shuō)，其實(shí)我們主要分析檢測(cè)的就是核酸、蛋白質(zhì)、糖類和脂類這幾大類生物分子。核酸是生命體的核心，遺傳密碼的源泉，例如轉(zhuǎn)基因植物的檢測(cè)，最直接準(zhǔn)確的辦法就是檢測(cè)其遺傳物質(zhì)DNA中是否被注入了外源基因序列。蛋白質(zhì)是細(xì)胞的最主要構(gòu)成成分，而負(fù)責(zé)催化反應(yīng)和調(diào)節(jié)生命體征的酶和激素也主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成（所以在體檢單上它們總能占到半壁以上的江山）。糖類是人類、動(dòng)物和微生物生命的燃料、能量的源泉，除了參與代謝外，一些多糖在降血脂、抗腫瘤、抗衰老等方面顯現(xiàn)的特異生理活性也日益引起大家的關(guān)注。脂類既是生命的重要組成成分，也是能量?jī)?chǔ)存和運(yùn)輸?shù)闹匾d體，具有生命活性的維生素和一些激素也屬于脂類（咱們可不能膚淺地把脂肪理解成皮下的那層肥肉）。

去糟取精——生物樣品的預(yù)處理

那么當(dāng)一把大豆放在我們面前，要怎樣才能把它們?nèi)M(jìn)試管里去檢驗(yàn)是不是轉(zhuǎn)基因的呢？這就涉及到一個(gè)生物樣品的預(yù)處理，這個(gè)過(guò)程一般包括樣品篩選、破碎、提取、分離和純化幾個(gè)步驟。首先我們要根據(jù)分析目的和提取分離的便捷性來(lái)選擇合適的樣品。生物體不同的組織部位，目標(biāo)成分的含量和分布會(huì)有差異，提取的難度就有所差別。例如提取磷酸單酯酶時(shí)，它在動(dòng)物的肝、脾、胰、前列腺中都較豐富，但肝、脾、胰臟中的單酯酶常和磷酸二酯酶共存，增加了分離的難度。在前列腺中它的含量雖沒(méi)有以上幾個(gè)內(nèi)臟中多，但幾乎不含二酯酶，所以一般選擇從前列腺中提取磷酸單酯酶。然后我們要針對(duì)不同的樣品進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚砗捅４?。例如?dòng)物樣品，我們需要將樣品表面的皮毛、脂肪、血液、結(jié)締組織等剝離洗凈后盡快分離提取。如果凍存的話，普通冰箱零下十多度是不夠的，只能保存幾天，得在-70℃的超低溫冰箱里才能保存數(shù)月。

細(xì)胞是生命體組織和功能的基本單位，有的生化成分如淀粉酶、蛋白酶等分布在細(xì)胞外的體液中，就可以用溶劑直接提取，而如果要獲取細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)就需要對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破碎了。不同生物、不同部位的細(xì)胞，破碎的難易程度大不相同。常用的有機(jī)械粉碎法，包括研磨、壓榨、超聲、凍融等；還有化學(xué)法，即加入有機(jī)介質(zhì)；更高端的是酶解法，通過(guò)加入生物酶，例如溶菌酶等的作用使細(xì)胞自溶。

最后我們需要做的是從樣品中提取、濃縮和純化目標(biāo)組分。提取就是用合適的溶劑從樣品中把目標(biāo)組分分離出來(lái)。對(duì)溶劑的要求是對(duì)目標(biāo)組分溶解度大，而對(duì)其他組分難溶。一般提取液的體積大，濃度低，雜質(zhì)多，所以接下來(lái)還要進(jìn)行濃縮和純化。針對(duì)目標(biāo)組分的特點(diǎn)，可以使用沉淀、過(guò)濾、結(jié)晶、透析、層析、凝膠電泳、色譜分離等方法得到更為純凈便于分析檢測(cè)的目標(biāo)組分。

分析的工具和方法

人類進(jìn)化中邁出的重要一步是學(xué)會(huì)了使用工具，而分析化學(xué)家們則把這一特質(zhì)發(fā)揮得淋漓盡致。例如轉(zhuǎn)基因作物的檢測(cè)，通過(guò)實(shí)時(shí)熒光PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）的方法，就能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高通量的定量檢測(cè)。它是一種選擇性擴(kuò)增特定DNA片段的核酸合成技術(shù)，主要以變性、退火和延伸三個(gè)步驟來(lái)完成一輪PCR擴(kuò)增。理論上，每一輪循環(huán)擴(kuò)增的產(chǎn)物又可作為下一輪擴(kuò)增反應(yīng)的模板，這樣反應(yīng)的產(chǎn)率就能呈指數(shù)級(jí)上升。每完成一個(gè)循環(huán)需1-4分鐘，2～3小時(shí)就能將目的基因擴(kuò)增放大幾百萬(wàn)倍。在實(shí)時(shí)PCR熒光檢測(cè)中，再通過(guò)加入熒光探針就能實(shí)時(shí)檢測(cè)擴(kuò)增的情況。因此，根據(jù)待篩查外源基因的序列，設(shè)計(jì)合適的引物和熒光探針，通過(guò)PCR擴(kuò)增后的熒光變化情況，我們就能準(zhǔn)確判斷出外源基因的嵌入情況了。

除此之外，生命分析化學(xué)家們可依賴的生物識(shí)別和放大工具還有很多，例如功能化的各種納米材料、生物酶放大、磁分離富集、免疫識(shí)別以及近年來(lái)新興的適配體技術(shù)等。目前可廣泛使用的信號(hào)檢測(cè)方法和技術(shù)也是多種多樣的，例如紫外可見(jiàn)、熒光、電化學(xué)、電泳、色譜、微流控芯片等。有了這些“武器和裝備”，不管是流感雞還是毒膠囊，也都難逃我們的“火眼金睛”了。

專業(yè)性人才

生命分析化學(xué)是順應(yīng)生命科學(xué)飛速發(fā)展的需求，結(jié)合傳統(tǒng)分析化學(xué)的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)運(yùn)而生的一門新興交叉學(xué)科。從事該領(lǐng)域研究的人員首先要具備扎實(shí)的分析化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和儀器分析的操作技能，還需有生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、微生物學(xué)等學(xué)科的專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。此外，結(jié)合到實(shí)際應(yīng)用中，一些特定的生化分析領(lǐng)域還需要儲(chǔ)備諸如臨床醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、食品化學(xué)等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)。目前在我國(guó)高校中，從事該領(lǐng)域研究的課題組一般分布在化學(xué)院、生命科學(xué)院或者資源與環(huán)境學(xué)院中。

隨著大家對(duì)癌癥早期預(yù)測(cè)診斷、特效藥物研發(fā)、食品安全、環(huán)境危害和治理等問(wèn)題關(guān)注的日益升溫，生命分析領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的社會(huì)需求量也不斷上升?？蒲性核?、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)檢疫部門、食品藥品企業(yè)和安監(jiān)部門等都將是生命分析專業(yè)人才展現(xiàn)才華的理想舞臺(tái)。