Giới thiệu sách: "Vi tảo Chlamydomonas reinhardtii: Tiềm năng ứng dụng trong biểu hiện protein tái tổ hợp và phát triển vaccine thuỷ sản theo đường ăn ở Việt Nam"

Ngày: 31/07/2024 | 6203

Bản tin KHCN xin trân trọng giới thiệu đến quý độc giả cuốn sách chuyên khảo ứng dụng và phát triển công nghệ cao ”Vi tảo Chlamydomonas reinhardtii: Tiềm năng ứng dụng trong biểu hiện protein tái tổ hợp và phát triển vaccine thuỷ sản theo đường ăn ở Việt Nam”. Đây là cuốn sách đầu tiên ở Việt Nam đề cập tới vi tảo lục C. reinhardtii với những ứng dụng tiềm năng trong biểu hiện protein tái tổ hợp và phát triển vaccine thuỷ sản theo  đường ăn của Việt Nam, là tài liệu bổ ích cho những ai muốn tìm hiểu về đối tượng vi tảo này.Cuốn sách cũng cung cấp những hiểu biết về công nghệ sản xuất vaccine thuỷ sản theo đường ăn cũng như tiềm năng ứng dụng to lớn của các vaccine  cho sự phát triển ngành nuôi trồng thuỷ sản sạch bệnh, chất lượng cao và bền vững.

Nuôi trồng thủy sản là phân khúc phát triển nhanh nhất của ngành công nghiệp thực phẩm. Thị trường thủy sản toàn cầu năm 2019 trị giá 31,94 tỷ USD và dự kiến tăng trưởng hơn 7,1% từ năm 2020 đến năm 2027. Tại Việt Nam, nuôi trồng thủy sản (NTTS) đang là một ngành kinh tế mũi nhọn của quốc gia, mang lại giá trị kinh tế to lớn, đóng góp vào tăng trưởng và kim ngạch xuất khẩu của ngành nông nghiệp. Xuất khẩu thủy sản năm 2022 đạt 11 triệu USD, trong đó xuất khẩu tôm đạt 4,3 tỷ USD, chiếm 39% tổng giá trị xuất khẩu. Diện tích tôm nước lợ thả nuôi của cả nước hiện nay đạt 747 nghìn hecta. Sản lượng tôm nuôi đạt 1.080,6 triệu tấn, tăng 8,5% so với năm 2021. Khu vực trọng điểm sản xuất tôm giống là các tỉnh Nam Trung Bộ với khoảng 687 cơ sở sản xuất và sản lượng đạt 72,3 tỷ con. Đặc biệt, trong vài năm trở lại đây  tôm thẻ chân trắng là một trong những mặt hàng thủy sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam. Chính vì vậy, chúng thu hút được nhiều sự quan tâm và đầu tư từ khâu sản xuất con giống, quản lý chất lượng nước, kỹ thuật nuôi, chế độ chăm sóc, dinh dưỡng thức ăn nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và giá trị của tôm thẻ chân trắng trên thị trường thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Tuy nhiên, cùng với việc mở rộng quy mô sản xuất, mức độ thâm canh hoá ngày càng cao, ngành nuôi tôm ở Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều dịch bệnh, đặc biệt là bệnh do virus, gây tổn hại nặng nề về kinh tế. Trong số các virus gây bệnh ở tôm, virus gây bệnh đốm trắng (White spot syndrome virus - WSSV) là tác nhân hàng đầu gây chết tôm. Trong 10 năm trở lại đây WSSV được xác định là một trong các tác nhân gây bệnh và gây tổn thất lớn nhất cho ngành nuôi tôm trong nước. Thực tế này đòi hỏi phải có vaccine phòng bệnh WSSV an toàn và hiệu quả.

Chuyên khảo gồm 2 phần: Phần 1: Giới thiệu về các bệnh chính thường gặp ở tôm; các biện pháp phòng chống dịch bệnh ở tôm và vi tảo C. reinhardtii - tiềm năng ứng dụng trong biểu hiện protein tái tổ hợp, gồm 3 Chương: Chương l, cung cấp cái nhìn toàn cảnh về ngành nuôi trồng thuỷ sản trên thế giới và Việt Nam; hiện trạng ngành nuôi tôm ở Việt Nam; các bệnh chính thường gặp trong nuôi tôm ở Việt Nam và các giải pháp áp dụng khoa học công nghệ trong phòng trừ các bệnh do virus và vi khuẩn gây ra ở tôm hiện đang sử dụng phổ biến ở các trang trại của Việt Nam. Chương II giới thiệu chung về những thông tin về phân loại và một số đặc điểm sinh học, thành phần dinh dưỡng; công nghệ nuôi trồng ở các quy mô khác nhau từ bình tam giác đến các hệ thống bể hở, hệ thống bể phản ứng quang sinh kín. Một số ứng dụng chính của vi tảo C. reinhardtii sẽ được phân tích như sản xuất diesel sinh học, sản xuất hydro quang sinh học (photobiological hydrogen production), sản xuất dược phẩm, sàng lọc thuốc chống ung thư, sản xuất ARN sợi đôi kháng lại virus gây bệnh trên tôm, là sinh vật mô hình trong nghiên cứu các hệ thống và nhiều quá trình sinh lý khác nhau như quá trình quang hợp, quá trình tiến hóa, ứng dụng làm thức ăn tươi sống giàu dinh dưỡng và axit béo không bão hòa đa nối đôi cho các ấu trùng và hậu ấu trùng của nhuyễn thể, động vật phù du nước ngọt, luân trùng nước mặn và Artemia để làm thức ăn cho tôm, cua, cá. Đặc biệt vấn đề biểu hiện protein ngoại lai trên vi tảo C. reinhardtii với những thuận lợi và khó khăn sẽ được trình bày trong Chương này. Chương III, các tác giả đề cập đến vấn đề nghiên cứu phát triển vaccine phòng bệnh ở tôm; hệ thống miễn dịch của tôm; các loại vaccine đang được sử dụng trong thủy sản, vai trò của protein vỏ VP28 của WSSV trong nghiên cứu tạo vaccine phòng bệnh đốm trắng; các hệ thống biểu hiện trong nhân và lục lạp của C. reinhardtii được sử dụng để sản xuất protein sinh dược tái tổ hợp và vaccine; các phương pháp sử dụng vaccine thủy sản, những thách thức và triển vọng của vaccine thủy sản sẽ được trình bày và thảo luận ở Chương III.

Phần 2: Phát triển vaccine thủy sản theo đường ăn ở Việt Nam sử dụng hệ thống biểu hiện vi tảo C. reinhardtii, gồm 2 chương IV và V. Chương IV, các tác giả đề cập đến các kết quả nghiên cứu về tách dòng gen vp28 của WSSV; cải biến mã di truyền của gen vp28 để đáp ứng codon bias ở vi tảo lục C. reinhardtii; Nghiên cứu tạo chủng vi tảo lục C. reinhardtii tái tổ hợp biểu hiện protein VP28 của WSSV; sàng lọc các chủng vi tảo C. reinhardtii tái tổ hợp mang gen vp28; đánh giá mức độ biểu hiện của protein VP28 trong các chủng vi tảo C. reinhardtii tái tổ hợp chủng vi tảo lục C. reinhardtii tái tổ hợp biểu hiện protein VP28 của WSSV; sàng lọc các chủng vi tảo C. reinhardtii tái tổ hợp mang gen vp28; đánh giá mức độ biểu hiện của protein VP28 trong các chủng vi tảo C. reinhardtii tái tổ hợp. Chương V trình bày các kết quả về việc xây dựng quy trình nuôi vi tảo C. reinhardtii tái tổ hợp biểu hiện protein VP28 ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot. Trong đó các kết quả nghiên cứu về lựa chọn môi trường dinh dưỡng thích hợp để nuôi tảo C. reinhardtii, ảnh hưởng của điều kiện môi trường như cường độ ánh sáng, pH, nguồn carbon, nguồn nitơ, nồng độ muối NaCl lên sinh trưởng và mức độ biểu hiện protein tái tổ hợp. Trong Chương này kết quả nghiên cứu sản xuất chế phẩm miễn dịch (sinh khối vi tảo C. reinhardtii tái tổ hợp biểu hiện cao VP28), trong đó có: điều kiện và phương pháp thu sinh khối vi tảo C. reinhardtii tái tổ hợp; điều kiện sấy, bảo quản sinh khối C. reinhardtii tái tổ hợp biểu hiện protein VP28 sẽ được trình bày. Chương V còn trình bày về kết quả kiểm tra tính an toàn của chế phẩm trên động vật thực nghiệm (độc tính cấp, độc tính bán trường diễn) và kết quả về thử nghiệm khả năng phòng WSSV của chế phẩm miễn dịch trên tôm.

Một trong những hướng nghiên cứu tiềm năng và được quan tâm nhất gần đây trong phát triển vaccine phòng đốm trắng ở tôm (WSD) là sử dụng protein tái tổ hợp. Tảo lục Chlamydomonas reinhardtii là loài tảo đơn bào thuộc họ Chlamydomonadaceae, chi Chlamydomonas. C. reinhardtii được sử dụng như mô hình cho các nghiên cứu về sinh lý thực vật, như cơ chế điều hòa biểu hiện gen và phát triển các loại vaccine. Nhiều vaccine như vaccine phòng bệnh sốt rét, vaccine phòng bệnh lở mồm long móng, vaccine phòng bệnh do vi khuẩn tụ cầu vàng Staphylococcus aureus,... đã được nghiên cứu sản xuất ở C. reinhardtii. Một ưu thế khác của C. reinhardtii là khả năng nuôi cấy ở quy mô công nghiệp trong các bể hở hoặc các hệ thống kín lớn. Các quy trình xử lý cuối nguồn (downstream) cho hệ thống này cũng khá đơn giản. Đây là những yếu tố kỹ thuật quan trọng khẳng định tiềm năng ứng dụng của hệ thống biểu hiện protein tái tổ hợp ở C. reinhardtii định hướng trong sản xuất vaccine đường ăn. Bên cạnh đó, vaccine đường ăn từ vi tảo C. reinhardtii còn có ưu điểm về tính an toàn cho người và động vật nuôi vì là loài vi tảo truyền thống, ăn được và giàu dinh dưỡng. Các nghiên cứu trước đó ở Việt Nam tập trung vào việc sản xuất vaccine đường ăn cho tôm qua hệ thống biểu hiện protein tái tổ hợp ở vi khuẩn hoặc bào tử vi khuẩn. Mặc dù có nhiều ưu điểm về thời gian và chi phí, nhược điểm chính của hệ thống này là vi khuẩn không phải là thức ăn tự nhiên của tôm, đòi hỏi công đoạn phối trộn, làm giảm hiệu quả hấp thụ. Thêm vào đó, việc sử dụng vi khuẩn làm vector dẫn truyền vaccine gây nguy cơ cao trong việc lây truyền gen kháng kháng sinh cho các vi khuẩn gây bệnh khác.

Xuất phát từ các cơ sở khoa học nêu trên, C. reinhardtii đã được ứng dụng để biểu hiện các kháng nguyên của virus đốm trắng và sử dụng làm vaccine đường ăn phòng bệnh WSD cho tôm. Tuy nhiên, theo hướng tạo các chế phẩm miễn dịch phòng một số bệnh của tôm nói chung cũng còn một số thách thức cần được giải quyết như nâng cao hiệu suất biểu hiện các protein đích trong C. reinhardtii; cách thức sử dụng để tránh dùng trực tiếp các sinh vật biến đổi gen (GMO) hiện đang còn nhiều tranh cãi, cũng như nâng cao tỉ lệ sống, năng suất sinh khối của vi tảo lục này để vừa có năng suất cao mà sinh khối lại giàu protein đích tái tổ hợp để sản xuất các loại vaccine khác nhau dùng trong phòng bệnh ở tôm, góp phần phát triển ngành nuôi tôm bền vững, sạch bệnh, chất lượng tốt.

Hy vọng, cuốn sách sẽ rất cần thiết cho các nhà nghiên cứu, giảng dạy về vi sinh vật học phân tử, vaccine và công nghệ vi tảo nói chung; các nhà quản lý nuôi trồng thuỷ sản nói chung và ngành nuôi tôm nói riêng. Đồng thời, cuốn sách có thể phục vụ cho nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên nghiên cứu về vấn đề vaccine thủy sản theo đường ăn ở Việt Nam.

Tin: Phan Thị Nam Phương