畜牧疾病新型診斷技術(shù)的應(yīng)用與研究

摘 要：隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展和養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，畜牧疾病防控已成為保障畜牧業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的畜牧疾病診斷方法存在耗時(shí)長(zhǎng)、準(zhǔn)確性低、依賴經(jīng)驗(yàn)等問題，難以滿足現(xiàn)代畜牧業(yè)高效、精準(zhǔn)的發(fā)展要求。通過對(duì)近年來的畜牧疾病新型診斷技術(shù)（如分子生物學(xué)技術(shù)、免疫學(xué)技術(shù)、生物傳感器技術(shù)、人工智能與大數(shù)據(jù)分析等）進(jìn)行分析，探討其在提高疾病診斷效率、準(zhǔn)確性及早期預(yù)警能力中的應(yīng)用效果，以促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：畜牧疾病；新型診斷技術(shù)；分子生物學(xué)；免疫學(xué)

中圖分類號(hào)：S85 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-7909（2024）12-95-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.12.023

0 引言

畜牧業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系的重要組成部分，對(duì)保障全球食品安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)及農(nóng)村發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。然而，畜牧疾病的頻發(fā)嚴(yán)重威脅著畜牧業(yè)的生產(chǎn)安全。傳統(tǒng)的診斷方法（如臨床癥狀觀察、病理剖檢等）雖能在一定程度上識(shí)別疾病，但存在諸多不足。因此，探索和應(yīng)用畜牧疾病新型診斷技術(shù)，對(duì)提高疾病防控水平、減少經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。

1 分子生物學(xué)技術(shù)在畜牧疾病診斷中的應(yīng)用

1.1 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)及其衍生技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)通過模擬體內(nèi)脫氧核糖核酸（DNA）的復(fù)制過程，可快速擴(kuò)增特定的DNA片段，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微量病原微生物核酸的大量復(fù)制，便于檢測(cè)。在畜牧疾病診斷過程中，PCR技術(shù)被用于快速檢測(cè)各種病原微生物（如細(xì)菌、病毒、寄生蟲等）。實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)作為PCR技術(shù)的重要衍生技術(shù)，通過引入熒光探針或熒光染料，在PCR擴(kuò)增過程中能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系中熒光信號(hào)的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)DNA的定量檢測(cè)。相較于傳統(tǒng)的PCR技術(shù)，實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)不僅操作簡(jiǎn)便、結(jié)果直觀，還能更準(zhǔn)確地反映出病原體的載量，為疾病的早期診斷和病情評(píng)估提供強(qiáng)有力支持。實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)在非洲豬瘟、禽流感等重大動(dòng)物疫病的防控中發(fā)揮著重要作用，為快速篩查、隔離和治療提供了科學(xué)依據(jù)［1］。

1.2 基因測(cè)序技術(shù)

目前，全基因組測(cè)序、單基因測(cè)序等高通量測(cè)序技術(shù)已被應(yīng)用于畜牧疾病診斷中。這些技術(shù)能高精度解析病原體的遺傳信息，為病原鑒定、遺傳變異分析、毒力評(píng)估及疫苗研發(fā)提供強(qiáng)有力支持。在畜牧疾病病原鑒定方面，全基因組測(cè)序技術(shù)能全面揭示病原體的基因組特征，通過對(duì)比分析，能快速準(zhǔn)確地鑒定出未知病原體或已知病原體的新變種。同時(shí)，該技術(shù)還能揭示病原體之間的進(jìn)化關(guān)系和傳播路徑，為疾病溯源提供重要線索。在遺傳變異分析方面，單基因測(cè)序技術(shù)能檢測(cè)出病原體特定基因的變異情況，通過檢測(cè)特定位點(diǎn)的單核苷酸多態(tài)性（SNP）或其他類型的變異，從而評(píng)估病原體的毒力、耐藥性等重要特征，對(duì)制定針對(duì)性的防控策略、優(yōu)化疫苗設(shè)計(jì)具有重要意義。

1.3 核酸等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)

環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增（LAMP）等新型核酸等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、快速高效的優(yōu)點(diǎn)，在畜牧疾病現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。LAMP技術(shù)利用鏈置換DNA聚合酶，在恒溫條件下進(jìn)行DNA擴(kuò)增，不用復(fù)雜的溫度循環(huán)設(shè)備，從而簡(jiǎn)化操作流程。該技術(shù)還具有較高的靈敏度和特異性，能在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)大量樣本的并行檢測(cè)。LAMP技術(shù)適用于基層獸醫(yī)站、養(yǎng)殖場(chǎng)等的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，能有效防止疫情的擴(kuò)散。此外，LAMP技術(shù)還可與便攜式檢測(cè)設(shè)備相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)（POCT），進(jìn)一步提高疾病診斷的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。在非洲豬瘟、口蹄疫等重大動(dòng)物疫病的防控中，LAMP技術(shù)已得到初步應(yīng)用，并展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景［2］。

2 免疫學(xué)技術(shù)在畜牧疾病診斷中的應(yīng)用進(jìn)展

2.1 血清學(xué)檢測(cè)的改進(jìn)與應(yīng)用

血清學(xué)檢測(cè)作為畜牧疾病診斷的基石，在近年來實(shí)現(xiàn)了顯著性的技術(shù)革新，特別是對(duì)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）與凝集試驗(yàn)的優(yōu)化，極大提高了診斷的精準(zhǔn)度和效率。ELISA技術(shù)具有高度的敏感性和特異性，已成為抗體水平監(jiān)測(cè)的“金標(biāo)準(zhǔn)”。引入酶標(biāo)記系統(tǒng)、優(yōu)化抗原抗體反應(yīng)條件及開發(fā)智能化分析軟件，不僅簡(jiǎn)化了ELISA試劑盒的操作流程，還能顯著提高檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。自動(dòng)化ELISA分析儀的普及更是實(shí)現(xiàn)了批量樣本的快速處理與結(jié)果分析，極大地縮短了檢測(cè)周期。傳統(tǒng)的凝集試驗(yàn)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化改進(jìn)（如優(yōu)化電解質(zhì)濃度、統(tǒng)一反應(yīng)時(shí)間等），使得結(jié)果更加一致，且易于判讀。此外，新型凝集試驗(yàn)引入了反向間接血凝試驗(yàn)和乳膠凝集試驗(yàn)，不僅豐富了檢測(cè)手段，還能提高檢測(cè)的靈敏度和特異性。這些改進(jìn)使得凝集試驗(yàn)在畜牧疾病的現(xiàn)場(chǎng)篩查、疫苗效果評(píng)估等方面發(fā)揮出更大的作用。

2.2 免疫層析技術(shù)

免疫層析技術(shù)是一種基于抗原抗體特異性結(jié)合原理的快速檢測(cè)技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)便、結(jié)果直觀、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在畜牧疾病現(xiàn)場(chǎng)快速篩查中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。免疫層析試紙?jiān)诂F(xiàn)場(chǎng)快速篩查中的便捷性主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：不用復(fù)雜的儀器設(shè)備，只用簡(jiǎn)單的操作即可完成檢測(cè)；檢測(cè)結(jié)果直觀易讀，不用專業(yè)人員進(jìn)行判斷；檢測(cè)速度快，能在較短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)大量樣本的篩查。免疫層析試紙已成為基層獸醫(yī)站、養(yǎng)殖場(chǎng)等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的理想選擇。在非洲豬瘟、禽流感等重大動(dòng)物疫病的防控中，免疫層析試紙已展現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果［3］。

2.3 單克隆抗體技術(shù)

單克隆抗體技術(shù)以高度的特異性和均一性而在畜牧疾病診斷中獨(dú)樹一幟，且能精準(zhǔn)識(shí)別特定抗原表位。在識(shí)別疾病標(biāo)志物上，單克隆抗體能迅速鎖定并結(jié)合特異性抗原或抗體，為早期診斷提供依據(jù)。例如，非洲豬瘟等疾病的快速檢測(cè)，正是得益于特異性單克隆抗體。此外，單克隆抗體的應(yīng)用還能推動(dòng)高靈敏度檢測(cè)方法（如免疫熒光與免疫組化技術(shù)）的創(chuàng)新，能極大提高診斷的準(zhǔn)確性和靈敏度。在精準(zhǔn)治療方面，單克隆抗體作為靶向治療的“導(dǎo)彈”，能精確打擊疾病相關(guān)靶點(diǎn)（如腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)因子受體），并能有效抑制其生長(zhǎng)與擴(kuò)散。目前，單克隆抗體在畜牧疾病治療中的應(yīng)用雖然有限，但其潛力巨大。隨著研究的深入和技術(shù)不斷進(jìn)步，單克隆抗體將在畜牧疾病精準(zhǔn)治療中將發(fā)揮越來越重要的作用［4］。

3 生物傳感器技術(shù)在畜牧疾病診斷中的創(chuàng)新

3.1 光學(xué)傳感器的應(yīng)用與潛力

光學(xué)傳感器是基于熒光、拉曼光譜等原理的檢測(cè)裝置，為生物標(biāo)志物的快速、精準(zhǔn)檢測(cè)提供了新途徑。熒光傳感器通過檢測(cè)目標(biāo)分子與熒光探針之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大和特異性識(shí)別，具有高靈敏度、高選擇性的優(yōu)點(diǎn)。熒光傳感器可用于檢測(cè)動(dòng)物體液或組織中的特定病原體、代謝產(chǎn)物或抗體，為疾病的早期診斷提供強(qiáng)有力支持。拉曼光譜傳感器是基于拉曼散射效應(yīng)的檢測(cè)裝置，通過分析獲取到的分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜生物樣本的無損檢測(cè)，不用樣品預(yù)處理，能直接檢測(cè)活體組織或細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)成分，具有非侵入性和實(shí)時(shí)檢測(cè)的潛力。光學(xué)傳感器在畜牧疾病診斷中的應(yīng)用不僅提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和靈敏度，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物個(gè)體的實(shí)時(shí)、無損監(jiān)測(cè)。例如，給動(dòng)物佩戴含有光學(xué)傳感器的智能項(xiàng)圈或耳標(biāo)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其體溫、心率等生理指標(biāo)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并預(yù)警疾病風(fēng)險(xiǎn)。此外，光學(xué)傳感器還可與便攜式檢測(cè)設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

3.2 電化學(xué)傳感器的探索與應(yīng)用

電化學(xué)傳感器是基于電化學(xué)原理的裝置，通過檢測(cè)體液中電解質(zhì)的變化情況、生物分子濃度等參數(shù)，為畜牧疾病早期診斷提供新思路。電化學(xué)傳感器具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)大規(guī)模樣本的快速篩查。在畜牧疾病診斷中，電化學(xué)傳感器可用于檢測(cè)動(dòng)物血液中的電解質(zhì)平衡、代謝產(chǎn)物濃度及特定生物標(biāo)志物的含量。技術(shù)人員通過分析這些數(shù)據(jù)，可評(píng)估動(dòng)物的健康狀況，預(yù)測(cè)疾病風(fēng)險(xiǎn)，并制定相應(yīng)的防控措施。近年來，隨著納米技術(shù)和材料科學(xué)的進(jìn)步，電化學(xué)傳感器的性能得到顯著提升。新型電化學(xué)傳感器更注重對(duì)復(fù)雜生物樣本的適應(yīng)性和抗干擾的能力，使其在畜牧疾病早期診斷中的應(yīng)用更加深入。

3.3 生物芯片技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用前景

生物芯片技術(shù)是一種高通量、可并行檢測(cè)的新技術(shù)，具有集成化、自動(dòng)化和快速化的特點(diǎn)。生物芯片技術(shù)能同時(shí)檢測(cè)多個(gè)生物標(biāo)志物，并提供全面的疾病信息，為疾病的精準(zhǔn)診斷和治療提供強(qiáng)有力支持。生物芯片包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、細(xì)胞芯片等類型，且每種芯片是針對(duì)不同檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的?；蛐酒ㄟ^大規(guī)模并行檢測(cè)基因表達(dá)譜或基因突變情況，揭示疾病發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制；蛋白質(zhì)芯片用于檢測(cè)體液中蛋白質(zhì)的種類和含量變化，并評(píng)估生物體的免疫狀態(tài)和代謝水平；細(xì)胞芯片通過模擬體內(nèi)環(huán)境，研究細(xì)胞間的相互作用和信號(hào)傳導(dǎo)過程。在畜牧疾病多指標(biāo)篩查中，生物芯片技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)多種病原體、代謝產(chǎn)物和免疫指標(biāo)的同步檢測(cè)，提高診斷的準(zhǔn)確性和效率。

4 人工智能與大數(shù)據(jù)在畜牧疾病診斷中的融合應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)分析與挖掘

大數(shù)據(jù)技術(shù)為疾病的預(yù)防、監(jiān)測(cè)和治療提供了新路徑。大數(shù)據(jù)技術(shù)通過收集、整理和分析海量的畜牧疾病相關(guān)數(shù)據(jù)（包括動(dòng)物健康狀況、飼養(yǎng)環(huán)境、疾病發(fā)生歷史、氣象條件等信息），構(gòu)建全面的疾病數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，不僅有助于揭示疾病發(fā)生的規(guī)律和趨勢(shì)，還為機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法提供了豐富的訓(xùn)練素材。機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法通過自動(dòng)學(xué)習(xí)和優(yōu)化，能從大數(shù)據(jù)中挖掘出隱藏的模式和關(guān)聯(lián)，進(jìn)而構(gòu)建出精準(zhǔn)的疾病預(yù)測(cè)模型。這些模型能預(yù)測(cè)疾病的發(fā)生概率、流行趨勢(shì)及可能的影響因素，為畜牧業(yè)的健康管理和疾病防控提供科學(xué)依據(jù)。例如，分析歷史疫情數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，可預(yù)測(cè)某些傳染病在特定季節(jié)或氣候條件下的暴發(fā)概率，從而提前采取措施進(jìn)行預(yù)防。

4.2 智能診斷系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用

基于AI的智能診斷系統(tǒng)是人工智能與畜牧疾病診斷融合的又一項(xiàng)重要成果。利用圖像識(shí)別、自然語言處理等先進(jìn)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物疾病癥狀的高效、準(zhǔn)確識(shí)別，并輔助獸醫(yī)進(jìn)行診斷決策。圖像識(shí)別技術(shù)通過捕捉和分析動(dòng)物的體表、眼結(jié)膜、口腔等部位的圖像，能自動(dòng)識(shí)別出異常癥狀（如皮膚病變、眼結(jié)膜充血等）。這種非侵入性檢測(cè)方法不僅能減少動(dòng)物出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)的次數(shù)，還提高診斷的準(zhǔn)確性和效率。同時(shí)，自然語言處理技術(shù)能處理和分析獸醫(yī)的病歷記錄、癥狀描述等文本信息，提取關(guān)鍵信息，并生成診斷建議，為獸醫(yī)提供決策支持。

4.3 精準(zhǔn)防控策略的實(shí)施

結(jié)合大數(shù)據(jù)與AI技術(shù)，能提出更精準(zhǔn)、有效的畜牧疾病防控策略。首先，通過大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可建立早期的預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估動(dòng)物群體的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并預(yù)警潛在的疾病風(fēng)險(xiǎn)。其次，基于AI的智能診斷系統(tǒng)能快速、準(zhǔn)確地識(shí)別出動(dòng)物疾病癥狀，為獸醫(yī)提供科學(xué)的診斷依據(jù)，并制定個(gè)性化的治療方案。再次，通過大數(shù)據(jù)分析來了解不同動(dòng)物種類、飼養(yǎng)環(huán)境等因素對(duì)疾病發(fā)生的影響，為制定具有針對(duì)性的防控措施提供數(shù)據(jù)支持。最后，通過綜合應(yīng)用大數(shù)據(jù)與AI技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)畜牧疾病的精準(zhǔn)防控，降低疾病的發(fā)生率，提高動(dòng)物健康水平，促進(jìn)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［5］。

5 結(jié)束語

畜牧疾病新型診斷技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為畜牧業(yè)健康發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。然而，技術(shù)的推廣與應(yīng)用仍面臨成本、標(biāo)準(zhǔn)化、人才培養(yǎng)等問題。未來，要進(jìn)一步加強(qiáng)跨學(xué)科合作，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，構(gòu)建更加完善的畜牧疾病防控體系，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的疾病挑戰(zhàn)，促進(jìn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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