Tạo dòng kháng nguyên FLIC của Edwardsiella ictaluri khảm trong tiêm mao của Bacillus subtilis
Nghiên cứu do các tác giả Huỳnh Xuân Yến, Nguyễn Anh Minh, Trần Cát Đông, Vũ Thanh Thảo - Khoa Dược, Trường Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh thực hiện nhằm tạo dòng B. subtilis mang protein fliC của E. ictaluri khảm trong tiêm mao hướng đến ứng dụng làm vaccin phòng bệnh gan thận mủ ở cá tra.
Bệnh gan thận mủ do vi khuẩn Edwardsiella ictaluri gây ra trên cá da trơn, đặc biệt là cá tra thường xảy ra vào cuối xuân, đầu hạ, phát triển nhanh chóng, lây lan mạnh và có tỷ lệ chết cao gây thiệt hại nghiêm trọng cho các hộ nuôi cá tra ở Đồng bằng sông Cửu Long . Cơ chế lây lan của bệnh là thông qua đường miệng, cá bệnh sẽ phát tán vi khuẩn ra môi trường qua phân và thải tác nhân gây bệnh ra ao, hồ.
Hiện nay, cá mắc bệnh gan thận mủ được điều trị với florfenicol hoặc sulfadimethoxine/ ormetoprim. Tuy nhiên, việc sử dụng kháng sinh chữa bệnh lâu dài dẫn đến hiện tượng kháng thuốc; đồng thời, những tồn lưu kháng sinh không mong muốn đã khiến cho việc xuất khẩu thủy sản gặp nhiều khó khăn. Trên thế giới, nhiều nghiên cứu về vaccin giúp phòng ngừa bệnh gan thận mủ đã được phát triển, chủ yếu là các vaccin vi khuẩn sống giảm độc lực và vaccin bất hoạt . Tuy nhiên, việc sử dụng vaccin sống lại gây tranh cãi vì nguy cơ phát triển ngược thành dạng có độc lực. Vì vậy, cần thiết phải phát triển vaccin tái tổ hợp để tăng tính an toàn của biện pháp. Trong số các kháng nguyên của E. ictaluri, protein màng ngoài (Outer membrane protein ‐ OMP), glyceraldehyde‐3‐phosphate dehydrogenase (GAPDH), và protein tiêm mao được chứng minh có khả năng gây đáp ứng miễn dịch tốt, đây là các ứng viên tiềm năng trong việc tạo vaccin tái tổ hợp(8) . Protein tiêm mao là một kháng nguyên ứng viên với gen mã hóa cho protein đã được xác định (fliC1, fliC2, fliC3 và fliC4)(7) . Nghiên cứu trước đây cũng cho thấy protein này gây kích thích miễn dịch tốt trên cá.
Việc chủng ngừa hiện nay được thực hiện bằng phương pháp tiêm hoặc ngâm trong huyền phù, tuy nhiên phương pháp tiêm gây tốn kém về nhân lực còn phương pháp ngâm trong huyền phù chỉ ứng dụng được trên một số chủng vi sinh vật gây bệnh đơn giản. Chủng ngừa bằng đường uống trước đây ít được quan tâm vì các nhược điểm như: kháng nguyên hòa tan tạo ra phản ứng miễn dịch kém, có thể bị phân hủy trong dạ dày, hấp thu và dung nạp hạn chế. Để khắc phục các nhược điểm này, vaccin uống được gắn lên các giá mang như Bacillus subtilis ‐ một vi khuẩn có khả năng tạo nội bào tử chống lại các điều kiện khắc nghiệt của môi trường.
Các nghiên cứu trước đây thực hiện theo hướng neo kháng nguyên lên vỏ bào tử của B. subtilis, hay biểu hiện protein kháng nguyên dưới dạng tiết. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu tiến hành khảm protein kháng nguyên fliC của E. ictaluri vào tiêm mao của B. subtilis. Protein tiêm mao ‐ flagella của B. subtilis được mã hóa bởi gen hag, cấu trúc bậc 3 của protein hag cho thấy vùng đầu N (acid amin 1‐ 143) và đầu C (acid amin 218‐304) sẽ gấp cuộn và là vùng nhận diện của thụ thể Toll‐like Receptor 5 (TLR5) trên tế bào. Các trình tự acid amin ở giữa là vùng nhận biết của kháng thể, gây đáp ứng miễn dịch đặc hiệu qua trung gian tế bào lympho T, hình thành kháng thể có khả năng bảo vệ vật chủ khi phơi nhiễm với kháng nguyên. Sự dung hợp giúp cho việc trình diện kháng nguyên fliC hiệu quả hơn thông qua thụ thể TLR5 và khả năng tạo nội bào tử của B. subtilis giúp cho quá trình sản xuất và bảo quản vaccin thuận lợi hơn.
Nghiên cứu áp dụng phương pháp trình tự mang tính kháng nguyên fliC được biểu hiện bởi chủng Escherichia coli BL21(DE3) để làm vaccin subunit đối chứng. Đồng thời, trình tự này cũng được sử dụng để tạo dòng B. subtilis mang protein kháng nguyên fliC khảm trong tiêm mao. Các chủng B. subtilis tái tổ hợp được kiểm tra về khả năng di động và biểu hiện tiêm mao.
Qua thời gian thực hiện, kết quả cho thấy, protein kháng nguyên fliC với kích thước khoảng 11 kDa được biểu hiện thành công nhờ chủng E. coli BL21(DE3). Nghiên cứu cũng tạo dòng thành công chủng B. subtilis mang kháng nguyên fliC khảm trong tiêm mao. Chủng B. subtilis này có khả năng di động và biểu hiện tiêm mao. Từ đó cho thấy, hủng B. subtilis tái tổ hợp thu được thể hiện nhiều tiềm năng để phát triển thành một vaccin đường uống có khả năng sử dụng như một chế phẩm probiotic.
Vân Anh
Tạp chí Y Học Thành phố Hồ Chí Minh (Phụ Bản Tập 23 - Số 2 - 2019