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表一  三種蘭花病毒檢測方法之比較

方法

ELISA

PCR

生物晶片

原理

抗體與病毒反應,以標定於抗體上之酵素因增幅作用,以顏色變化呈現

以特殊核酸複製酶藉由短片段核酸引子快速複製病毒核酸,再進行電冰分析

以專一性捕捉PCR產物之核酸探針固定於生物晶片,在控制條件下與PCR產物雜合反應

靈敏性

不佳

最高

為PCR十倍

專一性

依抗體而定

可進行多種病毒檢測

依晶片植入之探針種類決定

特殊要求

需要病毒專一性抗體

 

PCR操作執行需要正確

判讀方式

以吸光光度計判定數據呈現

如藉由螢光儀器進行定量分析,可量化

以人眼判讀顏色,尚未量化

比對之標準物質

"無"病毒之植株

不需要

樣本數目

多36-384個樣本

0.1g,極少量

微小量

測試環境

一般實驗室環境,2天

一般實驗室

清潔等級極高的實驗室

測試人員

一般人員

需要專業訓練,並且具有經驗

高品質水準之技術人員

操作

簡易

複雜

比PCR簡易

成本

最低

更高

最高

國際標準

官方認可

官方認可

未有官方認可

 

 

 

在所有相關的生物感測器,生物晶片是屬於最為神祕的感測元件。許多報導將生物晶片宣稱成為神奇的產品,例如"一滴血可以檢測二十四個癌症"等。生物晶片的相關學術論文數以千計,相關的生技公司則以生物晶片為號召將公司股票上市上櫃。然而卻很少見到生物晶片實際應用上的報告。到底這些宣稱神奇功能的生物晶片是否可以實用?實際上可發揮功效?還是只是神話?這種臨床實証的試驗數據卻是難以找到。因此生物晶片是未來的明星產業,還是生技公司用以吸金的噱頭?農業界中植物或是動物病理研究,許多理論或是使用的儀器設備都是來自醫學。例如光學顯微鏡與電子顯微鏡都是自醫學引入農業使用。農業的生物晶片,不論是蘭花病毒檢測或是動物疾病中病毒檢測,此技術也都是來自醫學。在生物晶片的使用經驗中,有關人體醫療檢查之效用還是停留於神話階段,未見實際使用後的比較。然而蘭花病毒檢測的生物晶片,由於已經商業化,也有六家蘭花業者使用,因此已累積實際的使用經驗。這些經驗恰好可提供人類疾病檢測用生物晶片之開發參考。台灣蘭花產業的病毒問題,已存在多年。張清安博士在此工作最久最為辛勤,也為蘭花產業盡其心力。張博士依其蘭花病毒的檢測經驗,在生活蘭藝月刊31期與32期發表"病毒檢測一定是解決蘭花病毒病的萬靈丹?"一篇文章。 在此依據其文章內容中三種病毒檢測技術之特性歸納成表一。以表一中三技術的性能比較討論生物晶片實際上的使用問題。一個適用的感測器必需建立的技術包括其狹義的感測系統與廣義的感測系統。狹義的感測系統代表此型開發的感測器,自其感測元件,訊號處理元件與加工元件,訊號表現元件等都要系統化。而且其感測訊號需要建立準確性、重覆性、時間老化性、環境干擾程度等性能資料。為了比對這些性能資料,必須先行建立比對用的標準物質。廣義的感測系統代表使用此感測器進行檢測作業時,相關的取樣技術,樣本的處理,操作環境清潔性的需求等級,作業人員的技術水準等相關技術必須同時完成。結合狹義與廣義的感測系統,此行感測器技術才是完備的技術,才能撰寫此感測器的量測不確定度。依據上述狹義與廣義的感測系統,國際間的檢測單位能建立彼此的比對制度與追涉制度,因而個實驗室之檢測結果才能得到官方相互認可。以上述的要求條件評估三種蘭花病毒測技術。ELISA病毒技術其不足處在於靈敏性不佳與及需要專一性的病毒抗體。而且在對照用標準物質:無病毒材料,需要有近一步的確認程序。除了這些限制條件,由於ELISA技術已使用儀器判讀顏色,人為判讀誤差可不再存在,此技術已普遍適用。PCR技術在靈敏性方面勝過ELISA。其判讀方式因為已經引入螢光技術而避開人為因素,因此也逐漸得到官方認可。但是其致命傷也是其特點:樣本數太小。如果沒有合理的取樣技術,自蘭株取得的小樣本在統計意義上是危險的取樣行為。尤其蘭株,本體成份不均勻,病毒濃度不均勻。以微小樣本取樣是否有代表性,恰好成為此PCR技術的致命傷。以生物晶片進行蘭花病毒檢測,其最大優點是更高的靈敏性。但是在表一的性能特性顯示此生物晶片在感測作業的限制性與危險性。除了成本高,需要更高清潔等級的作業環境,更具經驗的操作人員。此生物晶片的最大問題在於其微少樣本的代表性與感測元件反應值的量化能力。以統計之基本理念,母群內各成份如果變異更大,則需要更多的樣本才能具有代表性。對於高變異的蘭株成份與不均勻的病毒濃度,微少量樣本是此種生物晶片的特色,而另一方面也是晶片檢測技術的根本致命傷。如此微量的樣本,哪有代表性?生物晶片另一個問題是判讀技術。如果感測元件的反應仍然依賴人眼判讀,這種主觀意識的結果無法量化,也無法建立相互比對,相互認可的技術水準。無法量化的感測技術,在二十一世紀已無生存機會。由蘭花病毒檢測晶片的使用經驗可以做為人體醫學生物晶片之參考。然而人體檢測用生物晶片另一個特殊問題是標準物質之建立。做為比對用的蘭花無病毒植株可藉由其他技術以證明其未其有病毒,因此可做為比對基準。醫療用生物晶片其無病毒之標準物質要如何產生,如何確定?人體的複雜程度遠高於蘭花植株。生物晶片的微小樣本是其使其特點,但也就是其致命傷,取得的樣本代表性是如何?近年來,醫學用生物晶片的報導,神話故事多於事實。一直缺乏實証的使用報告。植病界檢測設備來自醫學。然而病毒檢測的生物晶片的使用經驗反而在於醫學晶片之前。有關量測作業中的取樣技術,標準物質之建立,感測器的性能評估,量測不確定度的撰寫,實驗室與國家之間之比對與認証等技術,在量測產業早已建立。可惜"生物晶片"的開發,都是追求天上的彩虹,而渾然不知腳上的基礎是否已經穩定。藉由蘭花病毒的檢測經驗可以指出生物晶片使用的限制問題與需要改進的方向。

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