Phát triển phương pháp PCR mới phát hiện virus DIV1

Giám sát mầm bệnh trong nuôi tôm

Các nhà nghiên cứu đã có nhiều bước đột phá trong việc phát hiện và giám sát dịch bệnh kể từ khi ngành công nghiệp này thành lập. TS. Sellars cho biết: “Chúng tôi đã có được sự hiểu biết đáng kể về nhiều tác nhân gây bệnh khác nhau trên tôm. Các bác sĩ thú y cũng đã tìm hiểu thêm về dịch tễ học của các mầm bệnh tôm. Thông tin chính về cách các virus, vi khuẩn và nấm hoạt động trong môi trường NTTS và cách chúng tái tạo đã được xây dựng. Điều này giúp dễ dàng hơn trong việc đưa ra các phác đồ phát hiện và điều trị”.

Ngoài các thông số này, các nhà khoa học đã tìm hiểu thêm về trình tự gen và khả năng phát hiện các dấu hiệu DNA độc nhất của mầm bệnh. Các nhà nghiên cứu hiện có thể sử dụng các xét nghiệm – hoặc các quy trình trong phòng thí nghiệm nhằm phát hiện và đo lường sự hiện diện, số lượng hoặc hoạt động của đối tượng mục tiêu – để xác định cấu hình DNA của các mầm bệnh riêng lẻ. Và phương pháp chủ yếu được sử dụng là PCR (phản ứng chuỗi polymeraza), đây được xem là công cụ hiệu quả để phát hiện mầm bệnh trong NTTS.

TS. Sellars và nhóm của bà đặt mục tiêu thiết kế một công cụ thực tế có thể phát hiện sự hiện diện của nhiều mầm bệnh trong một mẫu mô. Ảnh: Genics

Tuy nhiên, khi sử dụng phương pháp này, các nhà nghiên cứu vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức trong quá trình giám sát mầm bệnh và khi thiết lập hệ thống kiểm tra các mầm bệnh mới trên tôm. Một là sự hiện diện của các chất ức chế PCR như chitin – thành phần chính trong vỏ tôm – trong các mẫu lâm sàng. Chitin có thể ngăn phản ứng xảy ra và dẫn đến kết quả âm tính giả trong dữ liệu PCR. Để khắc phục điều này, các nhà nghiên cứu cần sử dụng các xét nghiệm PCR đối chứng bổ sung để đảm bảo rằng lượng chitin hoặc vật liệu ức chế khác trong mẫu không ngăn cản phản ứng PCR.

Sự xuất hiện của DIV1

Lần đầu tiên virus DIV1 xuất hiện ở Trung Quốc vào năm 2014 và đã tàn phá nhiều hoạt động nuôi tôm dọc theo bờ biển Trung Quốc. DIV1 tấn công vào các tế bào máu, mang và tuyến gan tụy. Tôm nhiễm DIV1 có thể có các biểu hiện như mềm vỏ, teo gan tụy, đổi màu nhợt nhạt hoặc hơi vàng, bụng đói và bỏ ăn giữa chừng. Một số tôm chết cơ bụng có màu hơi trắng. Nông dân và các nhà nghiên cứu nhận thấy tỷ lệ tử vong cao đáng kinh ngạc ở tôm bị nhiễm DIV1, dẫn đến việc yêu cầu các phương pháp phát hiện và điều trị virus tốt hơn.

Trong nghiên cứu, TS. Sellars nhận thấy các xét nghiệm PCR chẩn đoán DIV1 có một số hạn chế về hiệu suất. Nguyên nhân có thể là do tính mới của virus – nó được phát hiện và giải trình tự cách đây chỉ khoảng 8 năm. Nhóm đã quyết định tập trung nỗ lực nghiên cứu vào việc phát triển các xét nghiệm mới và chính xác hơn cho DIV1. Để làm được điều này, nhóm Genics cần xác định và phân lập các gen mục tiêu thay thế cho virus. TS. Sellars và nhóm của bà đã trích xuất các mẫu DNA virus từ các ao bị nhiễm DIV1. Sau khi giải trình tự, bà và nhóm của mình đã có một mẫu hoàn chỉnh hơn và tiến một bước gần hơn đến việc thiết kế giải pháp phát hiện DIV1 mới.

Phát triển PCR mới cho DIV1

PCR, hay phản ứng chuỗi polymerase là một phương pháp tạo ra hàng nghìn bản sao của một đoạn hoặc sợi DNA.

Bà Sellars cho biết: “Các xét nghiệm PCR hoạt động theo nhiều cách khác nhau, nhưng thông thường, tất cả đều bắt đầu bằng quy trình chiết tách DNA (hoặc RNA), sau đó là quá trình khuếch đại với mồi. Các đoạn mồi thường chứa từ 21 đến 24 cặp bazơ của ADN – As, Ts, Gs và C tạo nên chuỗi kép của ADN. Nếu một virus có mặt trong mẫu, các cặp cơ sở di truyền của mồi “ngồi xuống” trên mã di truyền một cách cụ thể về trình tự”.

Sau khi đưa mẫu DNA lên đĩa phản ứng PCR, các nhà nghiên cứu thêm một loại enzyme và thuốc thử vào mẫu để cho phép các đoạn mồi tạo ra các chuỗi ngắn DNA “tổng hợp” giống hệt với mầm bệnh quan tâm.

“Đó là tổng quan chung, nhưng có nhiều hệ thống phức tạp hơn như xét nghiệm PCR 2 bước hoặc lồng ghép, PCR thời gian thực hoặc PCR MultiPath kết hợp nhiều mồi và thuốc nhuộm huỳnh quang trong DNA được sao chép”, bà Sellars giải thích.

Tầm quan trọng

Sellars cho biết các xét nghiệm đang góp phần vào việc giám sát dịch bệnh thực tế và hiệu quả về chi phí cho DIV1. Khi được nhìn nhận theo nghĩa rộng hơn, phương pháp này cho phép ngành tôm tiếp cận với nhiều công cụ giám sát hơn và có thể là bước đầu tiên trong việc tạo ra một hệ thống cảnh báo dịch bệnh sớm cho người nuôi tôm. Bà cũng cho biết nếu nông dân được trang bị thông tin này, họ có thể triển khai các quy trình giảm thiểu rủi ro để ngăn chặn dịch bệnh bùng phát. Các thử nghiệm mới đang đặt nền tảng quan trọng nhằm tăng cường khả năng chuẩn bị an toàn sinh học trong nuôi tôm.

Tường Vy

Theo Journal of  World Aquaculture Society