Liệu pháp phage giúp chữa bệnh do vi khuẩn trong nuôi trồng thủy sản

Sử dụng phage có khả năng thay thế kháng sinh trong việc kiểm soát vi khuẩn gây bệnh. Liệu pháp phage có chi phí thấp, độc tính thấp và tác dụng diệt khuẩn nhanh. Tuy nhiên, phage chỉ ảnh hưởng đến các tác nhân gây bệnh cụ thể, và hiệu quả của chúng phụ thuộc vào mức độ tiến triển của dịch bệnh. Hướng đến thương mại hóa , liệu pháp phage có thể sẽ rất quan trọng trong trại sản xuất giống hoặc trại nuôi các loài thủy sản không xương sống, trong khi việc tiêm chủng là không thể thực hiện được.
 
 

Trong nhiều năm qua, kháng sinh đã được sử dụng thành công để kiểm soát vi khuẩn gây bệnh trong nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, trong suốt thập kỷ qua, các cơ quan quản lý sức khỏe động vật nuôi và môi trường đã xác định được các tác động tiêu cực của kháng sinh và hạn chế vấn đề lạm dụng thuốc. Liệu pháp phage là sử dụng thể thực khuẩn hay còn gọi là virus có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, là một trong những phương pháp mới để kiểm soát vi khuẩn gây bệnh.
 
 

Thể thực khuẩn (phage)
 
 

Thể thực khuẩn là những sinh vật chiếm nhiều nhất trên trái đất – khoảng 100 tỷ phần tử virus được tìm thấy trong 1 lít nước. Chúng đóng vai trò quan trọng trong động lực học đại dương bằng cách khử tổng số quần thể vi khuẩn trên trái đất hàng ngày từ 20% – 40%. Phage có tác dụng trên một nhóm vi khuẩn chủ đặc hiệu, và do đó việc cảm nhiễm bằng phage đặc hiệu sẽ không hoạt động trên tổng số nhóm vi sinh vật mà là trên tiểu quần thể đặc hiệu. Kể từ khi phát hiện ra chúng vào năm 1917, phage đã được ứng dụng vào điều trị và kiểm soát sinh học vi khuẩn gây bệnh. Phương pháp điều trị có hiệu quả này đã được phát triển để chữa trị bệnh nhiễm trùng ở người và gia súc, nhưng phần nào đó chúng đã bị lãng quên khi kháng sinh đã được thương mại hóa rộng rãi.

Liệu pháp phage trong nuôi trồng thủy sản
 
 

Trong nuôi trồng thủy sản, liệu pháp phage đã được đánh giá đầu tiên vào đầu những năm 1980 để kiểm soát bệnh nhiễm trùng huyết do Aeromonas và bệnh Edwardsiella trên cá chạch, và sau đó kiểm soát bệnh do Vibrio ở cá măng, cũng như những bệnh khác ở các loài khác.
 
 

Hiện nay, liệu pháp này đang được đánh giá để ngăn ngừa bệnh do Vibrio ở giáp xác, Streptcoccus iniae ở cá chẽm và  Aeromonas hydrophila ở cá chẽm sọc. Hầu hết các nghiên cứu đều được thực hiện với ấu trùng cá có vẩy hoặc cá trưởng thành, mà phage được tiêm hoặc trộn vào thức ăn cho cá ăn.
 
 

Bảng 1: Ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng phage để kiểm soát vi khuẩn gây bệnh trong nuôi trồng thủy sản.

Liệu pháp phage có tốt hơn kháng sinh không?
 
 

Liệu pháp phage có tính đặc hiệu cao và có tác dụng diệt khuẩn nhanh. Các thể thực khuẩn tự sao chép có tính ổn định và độc tính thấp cũng như chi phí sản xuất thấp (Bảng 1).
 
 

Những thuộc tính này khiến cho liệu pháp phage trở thành một công nghệ rất hấp dẫn đối với ngành nuôi trồng thủy sản. Nghiên cứu với ấu trùng tôm sú, Penaeus monodon, cho thấy rằng việc sử dụng phage của Vibrio harveyi đã cải thiện tỉ lệ sống của ấu trùng gần gấp đôi tôm được điều trị bằng hỗn hợp kháng sinh. Những kết quả này rất đáng khích lệ, nhưng khả năng tái sản xuất phụ thuộc vào những điều kiện cụ thể ở mỗi trại sản xuất giống. Hầu hết, phage chỉ cảm nhiễm một loại vi khuẩn, nên nếu vi khuẩn khác hơn loài đích mà phage có tác dụng thì liệu pháp phage sẽ không hoạt động. Chỉ có một khả năng là sử dụng hỗn hợp phage để giải quyết nhiều bệnh khác nhau do nhiều loại vi khuẩn khác nhau gây ra.
 
 

Trong một nghiên cứu gần đây với Artemia cảm nhiễm Vibrio parahaemolyticus, liệu pháp phage đã làm giảm tỉ lệ chết do vi khuẩn một cách hiệu quả, ngay cả khi liều sử dụng phage đã giảm một cách nghiêm trọng. Rõ ràng, tác dụng hữu ích của chúng phụ thuộc vào mức độ tiến triển của dịch bệnh. Tỉ lệ tử vong của Artemia được kiểm soát hoàn toàn khi phage được bổ sung vào giai đoạn đầu của bệnh nhiễm trùng, trong khi các trường hợp khác, kết quả có khả năng thay đổi. Ngược lại, trong cuộc khảo sát tương tự, kháng sinh oxytetracycline không bị ảnh hưởng bỡi mức độ tiến triển của dịch bệnh. 

Thách thức
 
 

Nghiên cứu hiện nay đang đánh giá các enzyme được mã hóa bỡi phage có thể tiêu hủy vách tế bào của vi khuẩn và các protein sử dụng phage để kiểm soát quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Sự thành công của liệu pháp phage phụ thuộc vào khả năng của phage xâm nhập vào vi khuẩn đích, vì vậy nếu vi khuẩn thẩm thấu qua các mô và định cư tại các màng sinh học, thì phage sẽ khó khăn hơn để xâm nhập vào vi khuẩn, và liệu pháp phage sẽ không hoạt động.
 
 

Ngoài ra, một hỗn hợp phage có hiệu quả trong việc trị bệnh nhiễm trùng ở khu vực này thì có thể sẽ không có hiệu quả để trị bệnh nhiễm trùng tương tự ở khu vực khác. Có hai cách giải thích cho sự thất bại này. Vi khuẩn gây bệnh từ những nơi khác nhau có thể có những kiểu nhạy cảm với phage khác nhau, hoặc các loài vi khuẩn gây bệnh khác nhau có thể liên quan với nhau. Đối với liệu pháp phage, thật quan trọng để nhận biết vi khuẩn gây bệnh đặc hiệu để lựa chọn phương pháp điều trị phage đặc hiệu. Điều này không xảy ra với các loại thuốc kháng sinh, bởi vì nhìn chung chúng có phổ tác dụng rộng.
 
 

Các khía cạnh khác cần quan tâm bao gồm tính hợp pháp liên quan đến việc sử dụng phage, ảnh hưởng của các điều kiện sản xuất có liên quan đến ozon, tia cực tím, formalin hoặc chlorine, và nguy cơ truyền nhiễm gene bất lợi giữa phage với phage trong suốt quá trình đồng nhiễm.

Nguồn: The ADVOCATE – tháng 1-2/2010

Dịch bởi: KS. Nguyễn Thành Quang Thuận - VPAS JSC