Công nghệ phát hiện virus ở tôm

Sau nhiều năm nghiên cứu và phát triển, ngành công nghiệp nuôi tôm đã thiết lập các hệ thống sản xuất nhằm ngăn ngừa hoặc ít nhất giảm thiểu rủi ro bệnh truyền nhiễm. 

Phản ứng chuỗi polymerase. Ảnh: Wiki

Các hệ thống này được xây dựng dựa trên việc thiết lập các động vật không có mầm bệnh (SPF) cụ thể và một môi trường nuôi an toàn sinh học. Cả hai cách tiếp cận đều yêu cầu không có mầm bệnh và phụ thuộc nhiều vào việc triển khai các hệ thống chẩn đoán hiệu quả để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt.

Phản ứng chuỗi polymerase

Trong những năm gần đây, những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ sinh học và vi sinh đã cung cấp nhiều lựa chọn sáng tạo trong các công cụ chẩn đoán bệnh do virus. Trong số đó, phát hiện dựa trên phản ứng chuỗi polymerase (PCR) đã phát triển thành lựa chọn phổ biến nhất, do độ nhạy và độ đặc hiệu cao. Hơn nữa, thuốc thử chẩn đoán dựa trên PCR đối với các loại virus ảnh hưởng đáng kể đến sản xuất tôm – virus hội chứng đốm trắng, virus đầu vàng, virus hội chứng Taura, virus hoại tử tế bào gốc truyền nhiễm, virus liên kết mang, virus monodon Baculovirus và virus gan tụy Parvolike – tất cả đều có sẵn trên thị trường.

Hiện nay, các hệ thống phát hiện dựa trên PCR được áp dụng cho 3 lĩnh vực chính trong ngành NTTS: Phòng chống dịch bệnh trong chu kỳ sản xuất, đặc biệt là sàng lọc cá bố mẹ và cá bột; việc thành lập các kho dự trữ để thuần hóa tôm SPF và giám sát bất kỳ trường hợp nhiễm virus nào tiếp theo; việc kiểm tra tôm giống, tôm post, hoặc các sản phẩm đông lạnh tươi về sự hiện diện của mầm bệnh virus trong các dịch vụ kiểm dịch.

Mặc dù PCR là một phương pháp rất hữu ích, nhưng công nghệ hiện tại của nó không đáp ứng được một số nhu cầu xét nghiệm quan trọng. Đôi khi khó có được chẩn đoán PCR đáng tin cậy do không có thiết bị hoặc kỹ thuật viên lành nghề. Ví dụ, hầu hết các nông hộ quy mô nhỏ, những người thường mua tôm bố mẹ hoặc tôm post từ các nguồn bên ngoài, thường không có khả năng thiết lập phòng thí nghiệm PCR riêng và phải dựa vào các dịch vụ do các phòng thí nghiệm chuyên nghiệp cung cấp. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, những phòng thí nghiệm như vậy không đáng tin cậy hoặc có sẵn. Các xét nghiệm tại chỗ đơn giản và đáng tin cậy mà nông dân có thể tự thực hiện có thể giúp đáp ứng nhiều nhu cầu xét nghiệm.

Trong khi các xét nghiệm nhanh thông thường được thiết kế dựa trên miễn dịch học, các kháng thể và bộ dụng cụ phát hiện dựa trên miễn dịch ở dạng xét nghiệm nhanh có sẵn cho các loại virus như WSSV, YHV và TSV. Tuy nhiên, công nghệ dựa trên miễn dịch thương mại tốt nhất có độ nhạy thấp hơn 1.000 – 10.000 lần so với PCR lồng nhau. Các xét nghiệm nhanh rất hữu ích trong việc xác nhận sự hiện diện của bệnh ở tôm bị nhiễm bệnh nặng, nhưng không đáng tin cậy để phát hiện nhiễm trùng mức độ thấp hoặc vật mang mầm bệnh. Công nghệ lai trực tiếp axit nucleic có những hạn chế về độ nhạy tương tự.

Khuếch đại axit nucleic đẳng nhiệt

Việc xem xét các công nghệ phát hiện mới nhất dựa trên khoa học sinh học sẽ thấy rằng các quy trình chiết xuất không cần dụng cụ khác nhau, các chiến lược khuếch đại đẳng nhiệt và các quy trình kiểm tra dữ liệu không cần dụng cụ đều đang trở nên dễ tiếp cận. Khuếch đại đẳng nhiệt đặc biệt thú vị vì tất cả các phản ứng của nó đều được thực hiện ở một nhiệt độ cố định. Nó giúp loại bỏ sự cần thiết của máy quay nhiệt, thiết bị đắt tiền giúp nhân DNA trong hệ thống PCR thông qua biến tính DNA lặp đi lặp lại, ủ mồi và kéo dài.

Một số chiến lược khuếch đại đẳng nhiệt, bao gồm khuếch đại dựa trên trình tự axit nucleic, khuếch đại điểm nối ba chiều và khuếch đại vòng tròn lăn, đã có sẵn gần đây. Giống như PCR, các công nghệ này có khả năng khuếch đại đặc biệt các tín hiệu axit nucleic và do đó có khả năng phát hiện mầm bệnh virus ở các mức độ nhạy tương tự như PCR lồng ghép.

Kết hợp các công nghệ khuếch đại đẳng nhiệt này với các quy trình chiết xuất axit nucleic đơn giản, có thể tạo ra một hệ thống chẩn đoán không cần thiết bị với độ nhạy và độ đặc hiệu cao phù hợp cho các ứng dụng tại chỗ. Bộ dụng cụ phát hiện WSSV, TSV và IHHNV sử dụng hệ thống này dự kiến ​​sẽ được bán trên thị trường trong vòng khoảng 6 tháng.

Bộ dụng cụ chẩn đoán đa virus

Đây là sản phẩm ghép kênh mới kết hợp kỹ thuật chiết xuất tổng axit nucleic, quy trình RT-PCR lồng ghép đa kênh nhạy cảm và cụ thể, và xét nghiệm biochip rõ ràng giải quyết những vấn đề này. Thử nghiệm có khả năng phát hiện đồng thời 3 tác nhân gây bệnh virus quan trọng nhất cho TTCT là: WSSV, IHHNV và TSV. Sản phẩm này được các dịch vụ kiểm dịch và các nhà nhập khẩu tôm đặc biệt hoan nghênh, những người cần thường xuyên sàng lọc nhiều loại virus và thường yêu cầu kết quả trong thời gian rất ngắn.

Các nhà khoa học từ Đại học Chiết Giang – Trung Quốc đã đề xuất một phương pháp kép và trực quan sử dụng PCR nhanh kết hợp với Hải đăng phân tử (MBs) để phát hiện 2 mầm bệnh trên tôm trong một ống phản ứng. Họ cũng thiết kế một thiết bị đơn giản để trình bày kết quả của việc phát hiện mầm bệnh có thể dễ dàng xác định bằng mắt thường. Chúng ta chỉ cần quan sát sự thay đổi huỳnh quang của ống phản ứng bằng mắt thường là có thể xác định kết quả. Một thiết bị quan sát đơn giản đã được thiết kế nhằm trình bày cho kết quả chẩn đoán trực tiếp bằng mắt thường. Ưu điểm của phương pháp phát hiện hai chiều và trực quan này là sự nhanh chóng, chi phí thấp và độ chính xác cao. Từ chiết xuất DNA đến đưa ra kết quả phân tích chỉ trong vòng 15 phút.

Tại Việt Nam, Viện Sinh học phân tử Loci đã nghiên cứu và cho ra đời phương pháp LAMP PCR. Đây là phương pháp PCR đơn giản sử dụng enzyme đẳng nhiệt Bst polymerase, do đó, phương pháp này không yêu cầu các máy luân nhiệt tinh vi. Bộ trước tiên là Multi PCR phát hiện cộng lúc 5 tác nhân, gồm: VP (vi khuẩn Vibrio Parahaemolyticus), EMS (hội chứng chết sớm), WSSV (virus gây bệnh đốm trắng), YHV (virus gây bệnh đầu vàng) và MBV (virus gây bệnh còi). Bộ trang bị thứ hai là Multi PCR phát hiện cộng lúc 5 tác nhân là: TSV (virus gây bệnh Taura), IMNV (virus gây hoại tử cơ), NHP (vi khuẩn gây hoại tử gan tụy), IHHNV (virus gây hoại tử dưới vỏ và cơ quan tạo máu) và EHP (bệnh vi bào tử trùng). Được biết, hai bộ thuốc thử này cho kết quả trùng khớp 100% khi tiến hành so sánh mang kết quả kiểm nghiệm của Phân viện Nghiên cứu Thủy sản Nam Sông Hậu và phòng xét nghiệm thuộc Chi cục Nuôi trồng Thủy sản Bạc Liêu.