Mở đường để giải quyết bệnh thận đa nang (PKD) trong nuôi trồng thủy sản

Nghiên cứu mới của trường Đại học Aberdeen có thể cho phép phát triển các loại thuốc và vắc-xin để điều trị một loại bệnh đang xuất hiện nhanh chóng trong nuôi trồng thủy sản do hậu quả của biến đổi khí hậu.

PKD ảnh hưởng đến cá nước ngọt bao gồm cả cá hồi nâu (hình) trong tự nhiên lẫn cá hồi nâu trong chăn nuôi thủy sản

Nghiên cứu được thực hiện bởi sự hợp tác của trường Đại học Nottingham và Viện bảo tàng Lịch sử Tự nhiên và được công bố trên tạp chí Scientific Reports, đây là bảng phân tích có quy mô nhất được thực hiện về loại ký sinh trùng gây ra bệnh thận đa nang (PKD) ở cá như cá hồi.

PKD do một chi của một nhóm ký sinh trùng bất thường gọi là myxozoans có liên quan đến sứa biển, hải quỳ và san hô gây ra. Những ký sinh trùng rất đơn giản này (trái ngược với hầu hết các sinh vật sống khác) đã tiến hóa từ một tổ tiên phức tạp hơn nhiều.

Ký sinh trùng Myxozoan sống bên trong động vật không xương sống (chẳng hạn như bryozoans), chúng sống thành đàn. Chúng cũng sẽ tồn tại ở một số loại động vật có xương sống như một phần trong vòng đời của chúng.

Họ đã có những bước tiến lớn hướng đến việc tìm hiểu cách mà ký sinh trùng tương tác và tìm kiếm từng vật chủ như thế nào. Điều này đã cung cấp những hiểu biết quan trọng về loại ký sinh trùng phân tử có thể được nhắm mục tiêu trị bệnh.

Chỉ một số ít các loại ký sinh trùng này tiếp tục gây ra bệnh tật nghiêm trọng cho động vật (chẳng hạn như cá) bao gồm cả ký sinh trùng gây bệnh thận đa nang (PKD) được gọi là Tetracapsuloides bryosalmonae. Nhiệt độ nước ngọt tăng cao dẫn đến sự gia tăng các ca bệnh do những ký sinh trùng này gây ra.

Các nhà nghiên cứu thực hiện nghiên cứu do Tiến sĩ Jason Holland đến từ trường khoa học sinh học của Đại học Aberdeen đứng đầu đã tiến hành giải trình tự hàng loạt các hệ gen của ký sinh trùng bằng cách sử dụng cả hai vật chủ bị nhiễm bệnh trong vòng đời của chúng. Khi làm như vậy, họ đã có những bước tiến lớn hướng tới việc tìm hiểu cách thức ký sinh trùng tương tác và tìm kiếm từng vật chủ như thế nào. Điều này đã cung cấp những hiểu biết quan trọng về loại ký sinh trùng phân tử có thể được nhắm mục tiêu trị bệnh.

Kí sinh trùng Myxozoan sống bên trong động vật không xương sống (chẳng hạn như bryozoans), chúng sống thành từng đàn. Ảnh: Đại học Aberdeen

Tiến sĩ Holland cho biết trong một thông cáo báo chí: “Các bệnh do Myxozoan gây ra (đặc biệt là PKD) có liên quan đến nhiệt độ nước ngọt tăng cao cùng với sự biến đổi khí hậu là yếu tố chính làm gia tăng sự xuất hiện và mức độ nghiêm trọng của bệnh. Điều này thực sự đã xảy ra ở Anh, Châu Âu và Bắc Mỹ, ảnh hưởng đến nghề cá và nuôi trồng thủy sản.

“Hiện tại, không có thuốc hoặc vắc-xin nào được cấp phép để kiểm soát bệnh PKD và vì loại ký sinh trùng này rất mỏng manh, hiện không có sẵn phương tiện để phân lập và bảo quản chúng cho các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm một cách độc lập với một trong hai vật chủ trong vòng đời của chúng.

“Chúng tôi có thể phân lập và sắp xếp thứ tự ký sinh trùng ra khỏi vật chủ là động vật không xương sống của chúng, mặc dù điều này không phù hợp đối với các giai đoạn ký sinh từ vật chủ là cá. Các phân tử ký sinh trùng có thể là mục tiêu điều trị quan trọng có thể bị bỏ sót nếu chúng ta không thu được trình tự hệ gen của ký sinh trùng từ cả hai vật chủ. Các gen của ký sinh trùng được phân biệt với các gen của vật chủ bằng cách sử dụng bộ gen cá có sẵn và dữ liệu trình tự hệ gen của ký sinh trùng từ các cộng tác viên của chúng tôi tại trường Đại học Nottingham và Viện bảo tàng Lịch sử Tự nhiên tại Luân Đôn.

“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng ký sinh trùng có nhiều phân tử hoàn toàn không được biết đến ở các động vật khác, một số phân tử gần như chỉ ký sinh ở một trong hai vật chủ trong vòng đời của ký sinh trùng. Điều này cung cấp một chỉ báo mạnh mẽ về mức độ quan trọng của các phân tử như vậy đối với ký sinh trùng trong mỗi vật chủ bị nhiễm bệnh, rất có thể trong sự bảo vệ tỉ lệ sống sót của ký sinh trùng và quá trình tìm kiếm vật chủ."

Các bệnh do Myxozoan gây ra (đặc biệt là PKD) có liên quan đến nhiệt độ nước ngọt tăng lên cùng với sự biến đổi khí hậu là yếu tố chính làm gia tăng sự xuất hiện và mức độ nghiêm trọng của bệnh. Ảnh: Đại học Aberdeen

Giáo sư Okamura đến từ Viện bảo tàng Lịch sử Tự nhiên cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi cũng mở đường hướng tới việc tìm hiểu cách thức các gen có thể hỗ trợ sự phát triển của ký sinh trùng đơn giản hóa cao như thế nào. Lần đầu tiên ở myxozoans, chúng tôi đã xác định được các protein chứa trong phạm vi homeobox có vai trò trong sự phát triển ở các động vật khác (kể cả ở họ hàng của sứa) và do đó có thể thúc đẩy sự phát triển ở myxozoans nguyên thủy. Những gen như vậy có thể đã bị biến mất trong nhóm các myxozoans (động vật thân nhớt) tiên tiến hơn đã được nghiên cứu cho đến nay."

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các phân tử rất cần thiết để cho ký sinh trùng phát triển, chẳng hạn như protein tiêu hóa chất béo (có rất nhiều trong cá) mà họ tin rằng chúng có thể giải thích những gì gây ra các triệu chứng bệnh ở vật chủ là cá.

Tiến sĩ Holland tiếp tục: “Công trình nghiên cứu này cung cấp nền tảng quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo nhằm hiểu thêm lý do tại sao hệ thống miễn dịch của cá không thể chống lại ký sinh trùng, cũng như hiểu được quá trình trao đổi chất và quá trình phát triển của chúng.

“Điều này có khả năng dẫn đến sự phát triển của các loại thuốc và vắc xin giúp kiểm soát bệnh PKD trong tương lai. Thật vậy, chúng tôi đã sử dụng dữ liệu để cung cấp thông tin về các nghiên cứu phát triển vắc xin và đã phát hiện ra một phân tử mà ký sinh trùng sử dụng để tấn công hệ thống miễn dịch của cá theo một cách hoàn toàn mới đối với các loài ký sinh trùng trên động vật ”.