2019年,纺织品文物保护国家文物局重点科研基地(中国丝绸博物馆)纤维研究团队联合中国计量大学在国际期刊 Archaeometry(《定量考古学》)上发表有关利用酶联免疫方法鉴定古代丝绸纤维材质的论文,中国丝绸博物馆郑海玲为第一作者。
《Development Of An Enzyme-linked-immunosorbent Assay Based On The Monoclonal Antibody Of Bombyx Mori To Detect Ancient Silk》
《基于桑蚕丝单克隆抗体的古代丝绸酶联免疫检测方法研究》
在 Archaeometry发表的文章
近年来,随着科技考古的发展,有机残留物的分析检测逐渐成为国内外科技考古领域研究的热点方向之一,对墓葬或遗址中的残留物进行辨识、提取、分析、鉴定,可以极大丰富现有的考古信息。对于蛋白质类有机残留物鉴定的方法,目前应用较多的有两种,其一是蛋白质组学法,其二是基于抗原抗体反应的免疫学检测法。前者的基本思路是利用质谱或串联质谱技术鉴定胰蛋白酶消化后样品的多肽序列,根据序列进行蛋白质数据库搜索和同源比对确定多肽的来源,从而鉴定样品中蛋白质成分。这种方法灵敏度高,但为了减小杂质的干扰,实验前需要对样品进行繁琐的处理,周期长,成本高,依赖于大型仪器获得的谱图解读难度大,在某种程度上限制实际应用;后者的基本思路是通过抗原抗体特异结合,二抗孵育,形成抗原抗体二抗复合体,再通过检测二抗上偶联的酶或荧光确定抗原的存在,由于目标蛋白的信号受到级联放大,这种方法的灵敏度很高,对样品的纯度要求不高,检测时杂质蛋白对目标蛋白影响不大,大大简化了样品前处理,非常适合考古样品的快速鉴别。
因此,在上述两种方法中,如果将研究重点集中在遗址中常见的丝毛等蛋白类有机残留物的定性检测和快速辨识,将理想条件下的实验室技术扩展至复杂条件下的考古现场,建立适合考古现场操作性较强、相对简化的方法体系,还需要寻找更加敏感、特异、快捷的途径,此时基于抗原抗体反应的免疫检测技术独具优势。
丝绸的本质是具有种属特异性的丝素蛋白,可以用免疫学技术对之进行识别鉴定,其基本原理是抗原抗体的特异性识别——将丝素蛋白视作抗原,选择合适的一级抗体与之结合,再通过酶标记或荧光标记的二级抗体将之识别,从而准确获知蛋白质成分信息。该方法体现了极大的优越性——其一是特异,确保检测结果的准确;其二是敏感,检测下限可达ng级所需样品量极少,对于已经严重老化降解的丝素蛋白和角蛋白同样有效;其三是可以鉴别出生物学种属来源,如桑蚕、柞蚕、蓖麻蚕等。
酶联免疫法将酶化学反应的敏感性和抗原抗体反应的特异性结合起来,使之成为一种既敏感又特异的检测方法,由于该方法具有快速、敏感、简便、低成本、易于标准化等优点,使其在古代丝绸的分析检测领域得到迅速发展和广泛应用。
自2012年,中国丝绸博物馆先后与浙江大学、浙江理工大学和中国计量大学合作,开展基于免疫学技术的纺织纤维精细鉴别研究。目前,已经通过动物免疫定制不同类别的特异性抗体,形成以酶联免疫吸附试验(ELISA)、免疫荧光显微技术(IFA)和免疫层析技术(ICA)等为主的技术体系,主要用于考古现场丝织品微痕检测、纺织纤维材质的快速鉴别。
为了克服抗体与样品非特异性结合,研究者利用丝素蛋白水解液制备出针对桑蚕丝的几种单克隆抗体,通过对每种单克隆抗体的效价评估,遴选出效价高特异性强的单克隆抗体 anti-SF-3,该抗体不仅能够有效地将桑蚕丝与羊毛、麻纤维区别开来,而且能将桑蚕丝从柞蚕丝、蓖麻蚕丝等野蚕丝中区分出来。利用该抗体对不同时期的五个文物样进行了种属鉴定,确定五个文物样均为桑蚕丝。这表明基于单克隆抗体的ELISA方法在蚕丝种属鉴定研究中的有效性和可行性,这为古代丝织品文物种属鉴定提供了新方法。
论文图表
图1.丝素蛋白单克隆抗体的特异性检测
图2 丝素蛋白单克隆抗体的灵敏性检测
图3 古代丝绸样品
图4 采用ELISA法对古代文物样的检测