ISPR在食物过敏原检测中的应用

□ 美国新泽西州普林斯顿合原研究有限责任公司 供稿

食物过敏是人们对食物中一些蛋白质的一种不良的免疫反应。其症状有轻微的，也有严重的，非常影响人们的日常生活。大约有4%的成人和8%的儿童存在食物过敏反应，过敏反应也是导致人们医的主要原因。在，人们越来越关注食物过敏所带来的健康问题。遗憾地是，至今还没有治疗它的有效方法。而我们能做的是尽量避免和过敏原接触。为了保护消费者，法律规定食品生产商要在其产品标签上注明该产品在生产过程中是否可能含有某一种过敏原。尽管做出了这样的规定，但是，要真正实现在产品标签上注明是否可能含有某一过敏原，我们首先要把过敏原从食物中检测出来。

传统的过敏原检测方法可以分为基于蛋白的检测和基于DNA的检测。前者包括免疫印迹、酶或放射过敏原吸附实验、火箭免疫电泳等等。后者主要包括PCR和real-time PCR.因为大部分的食物过敏原是蛋白质，一些基于蛋白的检测方法，比如免疫分析类方法，利用的是一种或多种抗体去靶向结合特异性的食物过敏原。该方法根据蛋白与蛋白的特异性相互作用来实现。再有，96孔板的ELISA方法是现在常用的检测方法，该方法通常是分开来检测每一种抗原。

多年来，人们已经发明了很多种方法来检测食物过敏原，但是，仍然有许多问题需要解决。传统的过敏原检测方法通常需要大量的人力花费大量的时间来完成，这往往需要很高的花费，以及诸如此类的原因。以酶联免疫吸附法（ELISA）为例，即使在其最快的模式和最恰当的条件下，该方法分析一种过敏原的14个样品仍然需要至少30分钟，并且每个样品需要花费15欧元。所以，现今的检测手段还不能满足人们的需求。因此，十分有必要发明一些新的针对多种过敏原进行检测的分析工具。

最近几年，许多新技术新方法涌现出来。根据其设计原理和设备，这些方法可以分为三大类。类，最近报道地针对多种过敏原检测的集中免疫分析方法，比如以竞争激烈的间接模式出现的多过敏原酶联免疫吸附法、多重反向点杂交酶免疫分析系统和共振增强吸收（REA）为基础的近场免疫等。第二类，由于免疫检测方法的时间消耗和劳动密集，人们发明了几种用于食物过敏原扫描的生物传感器，其中包括高灵敏度的NRL阵列生物传感器、基于SPR的生物传感器和一种微型传感器技术SPREETA.第三类，是一些针对不同环境和食物过敏原污染的多重分析系统，包括检测多种病原体的电子芯片、检测转基因生物的基于微珠的悬浮液阵列方法等等。的确，为了获得一些快速、高效和低成本的过敏原检测方法，人们发明和发展了许多方法和技术。当然，在这个过程中我们对过敏原的检测有了很大的进步。但是，现在的问题是，文章中所提到的所有方法都不能同时检测四大类主要的过敏原。因此，人们又发明了一种新的方法--ISPR.

ISPR（imaging surface plasmon resonance）是一种新发明地用于食物过敏原的快速、定量和多重分析方法，这种方法使自动化和高通量的过敏原分析成为可能。并且通过该方法可以得到一份完整的食物过敏原谱。在之前，SPR是广泛地用于生物分子相互作用的动力学研究的。因为存在设备高成本性和低通量问题，该方法在常规浓度分析方面的应用被限制。但是，现在把SPR和成像技术结合起来运用于过敏原检测。通过结合基于SPR技术的检测和空间表面改性，我们可以做到在一次检测过程中得到多重分析。并且由于其自动化和高通量的能力以及传感器芯片的复用性，过敏原检测的成本大大地减少，也为将来的流水线操作提供可能，减少了人力的使用。

例如，针对抗体微矩阵，ISPR是利用水凝胶涂层APR芯片和一种连续性微流体（CFM）探测器。这种CFM探测器利用的是一种微流体交互界面，使抗体可以和各个独立的点各自结合，这样我们在亲水性表面上可以得到高质量斑点的形成，并且是每个斑点处的负荷量有了大大的提高。也因为这样的原因，即使只有一小部分的非固定的抗体，也可以用来进行分析，而其反应的强度足以被检测到。举一个具体的例子来说明，采用一种结合抗体微阵列的角度扫描ISPR系统来针对13种主要的过敏原进行食物过敏原谱的分析。在这个实验中，我们选用的食物种类有饼干和巧克力，选用的过敏原是七大主要的过敏原（花生、牛奶、羽扇豆、大豆、鸡蛋、榛子和杏仁），以及六种坚果类过敏原（腰果、巴西坚果、松子、山核桃、澳洲坚果和开心果）。芯片表面的抗体斑点是我们选择过敏原的特异性检测区域。ISPR的检测步骤包括芯片稳定处理，和样品作用，以及芯片再生；我们得到的结果将是针对每个抗体斑点的特异过敏原的剂量曲线。在这个实验中，每一次检测循环可以在12分钟内得到12种过敏原的经过量化的浓度数据。通过这个实验说明该方法在进行食物过敏原检测中的的能力是可以的。与ELISA实验相比，通过芯片ISPR检测得到的食物过敏原谱是可靠的。由于SPR被应用来进行浓度分析，因而它的整个过程是可以不用标记、信号放大和洗脱步骤。尽管少了这些步骤，但通过这种方法得到的分析结果是符合的。

通过以上提到的一些优点，可以认为ISPR是一种很好的检测食物过敏原的方法。通过使用ISPR,可以有效地避免生产过程中的过敏原污染。从而生产商也可以很好地提供警示标签，指出产品中的可能的过敏原使消费者的健康可以得到保证。

当然，ISPR是一种很好的检测过敏原的方法，但它也存在一些问题。其中最主要的一个是由于需要大量的抗体，这限制了该方法的使用。因此，我们在大量利用ISPR检测食物过敏原的同时，要么减少对抗体的使用，要么加快抗体的生产。