Bất hoạt khả năng gây bệnh EMS trên tôm bằng gen đột biến

Nghiên cứu mang tính đột phá trong công cuộc hạn chế khả năng gây bệnh trên tôm ở cấp độ di truyền phân tử.

Bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND, còn được gọi là hội chứng chết sớm, EMS) là một bệnh do vi khuẩn đã gây ra tổn thất nặng nề cho ngành nuôi tôm thẻ chân trắng và tôm sú trên toàn thế giới (tỉ lệ chết của tôm lên đến 100%) Bệnh này đã dẫn đến những tổn thất kinh tế đáng kể đối với ngành nuôi trồng thuỷ sản. Các dấu hiệu lâm sàng của bệnh bao gồm đường tiêu hóa trống rỗng, xuất hiện màu nâu của dạ dày, gan tụy nhợt nhạt, tôm lờ đờ và mềm vỏ (Leano and Mohan, 2012).

AHPND lần đầu tiên được tìm thấy ở Trung Quốc trong năm 2009 và đang nổi lên ở những nơi khác trên khắp Đông Nam Á bao gồm Thái Lan, Việt Nam, Malaysia và Philippines (Flegel, 2012, Leano và Mohan, 2012; Lightner và cộng sự, 2012 Leobert et al., 2015). Vào năm 2013, căn bệnh này đã xảy ra ở Mexico (Soto-Rodriguez và cộng sự, năm 2015) và nó đã lây lan sang châu Mỹ Latinh giữa năm 2013 và năm 2015 (Han và cộng sự, 2015).

Hai gen độc tính từ vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus là pirAvp và pirBvp đã được biết đến là nhân tố mã hóa một độc tố nhị phân huỳnh quang cực độc đối với các loài chân đốt (Pir) và là tác nhân chủ yếu gây ra bệnh hoại tử gan tụy cấp (AHPND) ở tôm. Những gen này được gắn kết với các phần lặp lại của một phần tử di động (chuỗi chèn) trong một plasmid lớn. Trình tự chèn này chiếm tỷ lệ cao của chuỗi ISVal1 đã biết (92%). Các gen pirABvp và ISVal1 tổng hợp thành gen nhảy có kích thước là 5535bp, được đặt tên là Tn6264.

Có một số loại gen pirABvp đã bị xóa trong một số dòng của vi khuẩn V. parahaemolyticus. Trong giai đoạn từ năm 2013 – 2016, nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Arizona (Hoa Kỳ) đã tìm thấy 2 loại đột biến xóa bỏ gen pirABvp từ trang trại tôm bị ảnh hưởng bởi bệnh hoại tử gan tụy cấp (AHPND). Các đột biến loại I bao gồm 3 dòng V. parahaemolyticus xóa toàn bộ gen pirABvp (4.400bp) và cả gen ISVal1 (6.000bp), và các đột biến này được đặt tên là pirABvp (-). Các đột biến loại II bao gồm 3 dòng vi khuẩn V. parahaemolyticus loại bỏ một gen pirAvp (1.500bp) và một gen pirBvp (1.600bp) và được đặt tên là pirAvp (-).

Trong các thử nghiệm sinh học trong phòng thí nghiệm, chúng không gây ra bệnh hoại tử gan tụy cấp (AHPND) cho tôm. Trong năm 2016, nhóm nghiên cứu cũng phân lập được 4 dòng vi khuẩn V. campbellii mang gen pirABvp từ tôm bệnh. Những đặc điểm của các dòng V. campbellii khác nhau gây ra AHPND  đã được tìm thấy, thông qua xét nghiệm sinh học và đánh giá mô học.

Đặc điểm mô bệnh học của gan tụy tôm P. vannamei. Tôm được thử nghiệm bởi các đột biến tự nhiên AHPND V. parahaemolyticus, và V. campbellii. (A): Kiểm soát âm tính, cho thấy bình thường gan tụy bình thường, (B, C, & D): Thử nghiệm bởi các chủng loại bỏ gen pirABvp, chủng pirAvp (-) (B,C) và chủng pirabav (-) (D) , Biểu hiện gan tụy bình thường với chức năng bình thường của các tế bào B và R, (E & F): Gây bệnh cho tôm do AHPND pirABvp (+) V. campbellii cho thấy giai đoạn cấp tính điển hình với bệnh hoại tử tiến triển và hoại tử khối gan tụy khổng lồ các tế bào biểu mô (G & H) Mô gan tụy được nhuộm bằng Hematoxylin Mayer-Bennett và Eosin-flloxine.

Nghiên cứu này chứng minh rằng có thể bất hoạt khả năng gây bệnh EMS trên tôm bằng các đột biến loại bỏ gen gây bệnh trên Vibrio parahaemolyticus. Là một nghiên cứu mang tính đột phá trong công cuộc hạn chế khả năng gây hại của vi khuẩn V. parahaemolyticus và V. Campbellii gây bệnh hoại tử gan tụy nói riêng và các bệnh khác do chúng gây ra nói chung trên tôm ở cấp độ di truyền phân tử.

Trích Tép Bạc