ứng dụng của vacxin dna trong nuôi trồng thủy sản

ứng dụng của vacxin dna trong nuôi trồng thủy sản

ỨNG DỤNG CỦA VACXIN DNA ỨNG DỤNG CỦA VACXIN DNA TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN GVHD GVHD: Ths. Nguyễn Minh Nhựt Nguyễn Minh Nhựt Nhóm Nhóm: Bùi Thị Anh Thư Bùi Thị Anh Thư Lữ Minh Vũ Lữ Minh Vũ Nguyễn Khánh Ngân Nguyễn Khánh Ngân Nguyễn Vi Thảo Nguyễn Vi Thảo BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  1.Giới thiệu  Vacxin có hiệu quả cao nhất trong việc Vacxin có hiệu quả cao nhất trong việc kiểm soát mầm bệnh lây nhiểm giúp ích kiểm soát mầm bệnh lây nhiểm giúp ích cho việc phòng ngừa 1 số bệnh ở cá tôm… cho việc phòng ngừa 1 số bệnh ở cá tôm… góp phần tăng năng suất đáp ứng nhu cầu góp phần tăng năng suất đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. của người tiêu dùng.  Vacxin DNA được ví như những vacxin Vacxin DNA được ví như những vacxin kháng nguyên truyền thống đã thành công kháng nguyên truyền thống đã thành công trên nhiều vật nuôi khác. trên nhiều vật nuôi khác.  Ngoài việc tối ưu hóa hiệu quả của vắc-xin Ngoài việc tối ưu hóa hiệu quả của vắc-xin DNA, các vấn đề quan trọng khác, chẳng DNA, các vấn đề quan trọng khác, chẳng hạn như an toàn và chi phí sản xuất sẽ là hạn như an toàn và chi phí sản xuất sẽ là yếu tố quyết định cho các ứng dụng tiềm yếu tố quyết định cho các ứng dụng tiềm năng của công nghệ này trong các trang năng của công nghệ này trong các trang trại nuôi cá. trại nuôi cá. Hình 1. liều vaccine Hình 1. liều vaccine 1.1 Nhu cầu DNA vaccine cho cá  Ước tính có khoảng 10% các loài Ước tính có khoảng 10% các loài thủy hải sản bị chết do mắc bệnh thủy hải sản bị chết do mắc bệnh truyền nhiễm. Dịch bệnh có thể gây truyền nhiễm. Dịch bệnh có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho nông ra thiệt hại nghiêm trọng cho nông dân vì trong nhiều trường hợp dân vì trong nhiều trường hợp không có các biện pháp phòng và không có các biện pháp phòng và điều trị sẳn có. điều trị sẳn có.  Tác dụng phụ của các thuốc hóa chất làm ảnh hưởng không tốt đến thủy hải sản.  Vacxin đã chứng minh được khả năng phòng bệnh của nó trên hầu hết gia súc và vật nuôi, nhưng ở cá và thủy sản thì vẫn còn nhiều hạn chế. Hình 2. Cá hồi thương phẩm Hình 2. Cá hồi thương phẩm 1.2 Ưu điểm của Vaccine DNA  Vắc-xin DNA mang lại một số lợi thế so với vắc-xin kháng nguyên cổ điển (tức là Vắc-xin DNA mang lại một số lợi thế so với vắc-xin kháng nguyên cổ điển (tức là giảm độc lực, gây chết toàn bộ và vacxin tiểu đơn vị). giảm độc lực, gây chết toàn bộ và vacxin tiểu đơn vị).  Chi phí thấp, dễ dàng sản xuất trên quy mô công nghiệp, dễ dàng bảo quản lưu trữ Chi phí thấp, dễ dàng sản xuất trên quy mô công nghiệp, dễ dàng bảo quản lưu trữ cũng như vận chuyển. cũng như vận chuyển.  Đáp ứng miễn dịch cơ thể lâu dài và mạnh mẻ, cũng giống như các vacxin truyền Đáp ứng miễn dịch cơ thể lâu dài và mạnh mẻ, cũng giống như các vacxin truyền thống khác nhưng ở vacxin DNA thì không gây nguy cơ nhiễm trùng cơ hội. thống khác nhưng ở vacxin DNA thì không gây nguy cơ nhiễm trùng cơ hội.  Ở cá, các đáp ứng miễn dịch ít được biết đến sau khi tiêm plasmid, nhưng không Ở cá, các đáp ứng miễn dịch ít được biết đến sau khi tiêm plasmid, nhưng không có biểu hiện nào cho thấy nó khác biệt với những ghi nhận ở động vật khác. có biểu hiện nào cho thấy nó khác biệt với những ghi nhận ở động vật khác. 2. Cấu trúc Plasmid 2.1 Kiểm soát các yếu tố  Trình tự để điều khiển phiên mã trong các vectơ tiêu chuẩn (promoter, enhancer, Trình tự để điều khiển phiên mã trong các vectơ tiêu chuẩn (promoter, enhancer, intron, tín hiệu bổ sung, vv) dường như làm việc hiệu quả ở động vật thủy sản. intron, tín hiệu bổ sung, vv) dường như làm việc hiệu quả ở động vật thủy sản.  Các promoter khác nhau quyết định khả năng điều khiển biểu hiện của gen lạ trong Các promoter khác nhau quyết định khả năng điều khiển biểu hiện của gen lạ trong các mô cá các mô cá . (bảng 1). . (bảng 1). Bảng 1. Các promoter thử nghiệm trên mô cá Bảng 1. Các promoter thử nghiệm trên mô cá  Hiệu quả của chúng khác nhau đáng kể, nhưng nói chung các cytomegalovirus Hiệu quả của chúng khác nhau đáng kể, nhưng nói chung các cytomegalovirus (CMV) ngay lập tức cho kết quả tốt nhất. (CMV) ngay lập tức cho kết quả tốt nhất.  Các yếu tố phiên mã khác trong vắc-xin DNA không có giá trị trong cá, nhưng có Các yếu tố phiên mã khác trong vắc-xin DNA không có giá trị trong cá, nhưng có những dấu hiệu cho thấy trong nghiên cứu in vitro intron động vật có vú không những dấu hiệu cho thấy trong nghiên cứu in vitro intron động vật có vú không phải lúc nào cũng có thế áp dụng cho tế bào cá. phải lúc nào cũng có thế áp dụng cho tế bào cá.  Các tính năng tùy chọn của các khung vector như epitope Th không liên quan đến Các tính năng tùy chọn của các khung vector như epitope Th không liên quan đến việc bổ sung T , quá trình miễn dịch CpG, hoặc cho những gen thể hiện tương việc bổ sung T , quá trình miễn dịch CpG, hoặc cho những gen thể hiện tương đương như các cytokine hoặc các phân tử costimulatory, cuối cùng được bổ sung đương như các cytokine hoặc các phân tử costimulatory, cuối cùng được bổ sung vào vắc-xin DNA vào vắc-xin DNA.  Trình tự để kiểm soát phiên mã trong các vectơ tiêu chuẩn (promoter, enhancer, Trình tự để kiểm soát phiên mã trong các vectơ tiêu chuẩn (promoter, enhancer, intron, tín hiệu bổ sung, vv) dường như có hiểu quả ở thủy sản./ intron, tín hiệu bổ sung, vv) dường như có hiểu quả ở thủy sản./ 2.2 Mã hóa gen kháng nguyên  Bất kỳ gen mã hóa cho một loại protein của mầm bệnh gây ra một đáp ứng miễn Bất kỳ gen mã hóa cho một loại protein của mầm bệnh gây ra một đáp ứng miễn dịch bảo vệ vật chủ có thể được sử dụng trong các vắc-xin DNA, miễn là việc sử dịch bảo vệ vật chủ có thể được sử dụng trong các vắc-xin DNA, miễn là việc sử dụng codon của gen cho phép thể hiện trong các tế bào cá. dụng codon của gen cho phép thể hiện trong các tế bào cá.  Để tạo ra các phản ứng miễn dịch, đầu tiên kháng nguyên tế bào B phải được kích Để tạo ra các phản ứng miễn dịch, đầu tiên kháng nguyên tế bào B phải được kích hoạt. Vì vậy, các hoạt chất tiết ra của gen ngoại lai có thể ảnh hưởng đến việc sản hoạt. Vì vậy, các hoạt chất tiết ra của gen ngoại lai có thể ảnh hưởng đến việc sản xuất kháng thể. Tuy nhiên, phản ứng miễn dịch là có thể ngay cả khi kháng nguyên xuất kháng thể. Tuy nhiên, phản ứng miễn dịch là có thể ngay cả khi kháng nguyên không được tiết ra không được tiết ra.  Trong trường hợp kháng nguyên không tiết ra, tế bào B-không được kích hoạt đầy Trong trường hợp kháng nguyên không tiết ra, tế bào B-không được kích hoạt đầy đủ, trừ khi kháng nguyên được giải phóng từ các tế bào đủ, trừ khi kháng nguyên được giải phóng từ các tế bào đã được biến nạp. Chẳng hạn như phân giải bởi kháng nguyên gây độc tế bào tế bào lympho T (CTL)  Do đó vắc-xin DNA có thể bao gồm một peptide tín hiệu để tiết trực tiếp kháng nguyên đã được mã hóa, nhưng quá trình không xảy ra tuyệt đối. 2.3 DNA là một phân tử gây kích 2.3 DNA là một phân tử gây kích thích interleukin-2 đáp ứng miễn dịch thích interleukin-2 đáp ứng miễn dịch mạnh cytokin cho cá : mạnh cytokin cho cá :  Phản ứng miễn dịch mạnh gây ra bởi chủng ngừa DNA không phụ thuộc hoàn toàn Phản ứng miễn dịch mạnh gây ra bởi chủng ngừa DNA không phụ thuộc hoàn toàn vào biểu hiện của kháng nguyên vào biểu hiện của kháng nguyên.  Trong thực tế, nó là các trình tự ADN ngắn có chứa dinucleotides CpG Trong thực tế, nó là các trình tự ADN ngắn có chứa dinucleotides CpG unmethylated trong điều kiện cụ thể có thể trực tiếp kích thích tế bào hệ miễn dịch unmethylated trong điều kiện cụ thể có thể trực tiếp kích thích tế bào hệ miễn dịch như đơn bào, tế bào B, đại thực bào và tế bào đuôi gai(dendritic te bao mien dich) như đơn bào, tế bào B, đại thực bào và tế bào đuôi gai(dendritic te bao mien dich). Hình 3. Đáp ứng chế tiết cytokine của đại thực bào và chức năng của các cytokine do đại thực bào chế tiết Hình 3. Đáp ứng chế tiết cytokine của đại thực bào và chức năng của các cytokine do đại thực bào chế tiết  Những hoạt chất tiết ra kích thích hệ miễn dịch được gọi là CpG-S. trong điều kiện bất lợi, các họat CpG khác trung hòa hoặc chặn kích hoạt miễn dịch bởi các CpG-S motifs được gọi là các CpG-N motifs.  Vectơ DNA plasmid được sử dụng để tiêm chủng cho cá chắc chắn chứa CpG-S và các CpG-N trong chuỗi.  Nó có thể là một khung tối ưu hóa CpG , có chứa một số lượng tối ưu của các CpG-S đặc hiệu cho cá và sự giảm sút của các mô-típ-N CpG có thể cải thiện đáp ứng miễn dịch ở cá, và có thể cho phép quản lý với lượng nhỏ hơn của DNA. [...]... bệnh Trên thực tế , phản ứng tự miễn dịch chống lại DNA của vật chủ không thể quan sát thấy các đặc tính của vật nuôi  Sự hòa hợp của plasmid DNA trong bộ gen vật chủ chưa được biểu hiện ở cá , và sự hiện diện của sản phẩm gen truyền nhiễm hoặc bản chất DNA trong tuyến sinh dục hoặc trứng từ thuốc tiêm cá chưa được ước định  Sự hòa hợp của plasmid DNA trong bộ gen vật chủ không chắc chắn xảy ra và rủi... hơn  Trong thực tế, liều lượng thấp như 0.1 µg DNA cho mỗi con cá có hiệu quả như 10 µg gây bảo vệ miễn dịch  Điều đó báo trước tiềm năng của ứng dụng vaccine DNA trong trại cá Bảng 3 PP tiêm và liều DNA thử Bảng 3 PP tiêm và liều DNA thử nghiệm trên mô cá nghiệm trên mô cá 3.1.3 Vị trí b iể u hiệ n c ủa g e ne lạ  Có sự khác biệt rõ ràng trong các tài liệu liên quan tới vị trí biểu hiện của gene... bề mặt tế bào (trong liên kết hóa học ) gắn với các phân tử histocompatibility phức tạp (MHC), khởi động quá trình cảm ứng của tế bào lympho T gây độc tb (CTL) và tế bào T tiết ra cytokines  Ở động vật có vú, CD4 và CD8 tế bào T nhận ra kháng nguyên hiện diện bởi các phân tử MHC II và MHC I tương ứng  Trong trường hợp này DNA vaccine có hiệu quả trong việc kích thích đáp ứng miễn dịch của tế bào và... giảm hoạt động của gene chỉ thị, nhưng ít có sự biến đổi giữa những cá thể cá  Liều điển hình cho cá : 1-50 µg DNA  Trong thể tích khoảng : 10-50 µl DNA  Tuy nhiên, với liều lượng thấp hơn nhiều cũng có hiệu quả  Liều lượng tối ưu của DNA có thể thay đổi tùy theo loài và kích thước của động vật, nhưng nó không tỷ lệ thuận đối với trọng lượng của cá  Ngoài ra, tình trạng sinh lý của động vật có... Bằng việc sử dụng các gene chỉ thị, chúng tôi đã không bao giờ quan sát thấy các mức độ biểu hiện của gene sau khi ngâm hay qua việc cho ăn các plasmid DNA tinh sạch ở cá nhỏ Mặc dù, sự kết hợp của DNA với tác nhân biến nạp như là liposomes hoặc microcarries có thể mang lại kết quả trong biến nạp của cá [Heppel et el.,kết quả chưa được công bố]  Giả thuyết rằng hai pp ngâm hay cho ăn DNA vaccine có... h vớ i DNA vac c ine s Khả năng miễn dịch đặc hiệu hoặc mắc phải  Phụ thuộc rất nhiều vào T và B-lymphocytes  Ở động vật có vú, khả năng miễn dịch dịch thể trong các loài vật nuôi đặc biệt liên quan đến việc nhận dạng và lưu thông bắt buộc của kháng nguyên hòa tan trong các tế bào B, sau đó đáp ứng bằng cách sản xuất và tiết ra kháng thể kháng nguyên đặc hiệu  Mặt khác, khả năng miễn dịch của tế... IL(-4)  Tiêm vào gene biểu bì sẽ gây ra đáp ứng dạng Th2, biểu hiện ưu thế của IgG1 đối với IgG2a, kém hơn IFN-γ và cao hơn IL-4  Tiêm DNA vào trong da (ID) có thể là biểu hiện loại Th1 hoặc là Th2  Ở cá, hầu hết không có thông tin tồn tại trên những tác động khác nhau của phản ứng miễn dịch,do nghiên cứu hạn chế và đặc tính tương đối kém của hệ miển dịch của cá 3.1.2 Liề u lư ợ ng v à thể tíc h:... phần của hệ thống miễn dịch ở cá  Hơn nữa, sự điều chỉnh biển hiện của MHC lớp II bằng vaccines DNA đã được thể hiện ở cá, ngay tại chổ tiêm 4.3 Bảo v ệ c hố ng lại thác h thứ c s ố ng  Mặc dù đáp ứng miễn dịch ở DNA vaccines trên cá chưa có cơ sở, nó giúp bảo vệ rất tốt ở các thử nghiệm quy mô nhỏ  Cá hồi vân được tiêm DNA thể hiện protein G của IHNV có trị số RPS khoảng 75%  Cá hồi được tiêm DNA. .. 97 và 78%  Trong thực tế, , chủng ngừa thụ động cá hồi vân nhỏ( khoảng 700 ngày tuổi) với huyết thanh từ cá trưởng thành đã đươc chủng ngừa DNA mã hóa gene G của IHNV hoặc VHSV trước đó mang lại sự bảo vệ DNA 100% 5 S ự an to àn c ủa vac xin DNA đố i vớ i c á  Ở động vật có vú , vắc xin DNA có thể thúc đẩy sự sản xuất kháng thể ADN đối lập và tác nhân không gây bệnh Trên thực tế , phản ứng tự miễn... các DNA được tiêm vào cơ cá nhỏ, nhưng đó có thể có những biến thể trong Protocol ,độ nhạy của thử nghiệm và mẫu động vật sử dụng  Ngoài ra các promoter có thể ảnh hưởng tới vị trí biểu hiện gene lạ, như promoter CMV được sử dụng trong các nghiên cứu này 3.1.4 Thờ i g ian b iể u hiệ n v à hiệ u q uả trê n m ô c á  Tiêm vào cơ bắp IM có hiệu quả trong thời gian dài và mức độ biểu hiện gene tồn tại trong . ỨNG DỤNG CỦA VACXIN DNA ỨNG DỤNG CỦA VACXIN DNA TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN GVHD GVHD: Ths. Nguyễn Minh Nhựt Nguyễn Minh. năng suất đáp ứng nhu cầu góp phần tăng năng suất đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. của người tiêu dùng.  Vacxin DNA được ví như những vacxin Vacxin DNA được ví như những vacxin kháng. phí sản xuất sẽ là hạn như an toàn và chi phí sản xuất sẽ là yếu tố quyết định cho các ứng dụng tiềm yếu tố quyết định cho các ứng dụng tiềm năng của công nghệ này trong các trang năng của