Phát triển công nghệ sinh học ứng dụng trong sản xuất vắc-xin cho vật nuôi tại Việt Nam

sở hợp tác với các nhà khoa học của Viện Sinh lý phân tử và Công nghệ sinh học thuộc Đại học Tổng hợp Bonn (CHLB Đức), các nhà khoa học của Viện Di truyền Nông nghiệp đã tạo[r]

23

Số 10 năm 2017

khoa học - công nghệ đổi mới

Chỉ thị số 50-CT/TW ngày 4/3/2005 Ban Bí thư việc đẩy mạnh phát triển ứng dụng CNSH phục vụ nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước rõ: “CNSH lĩnh vực công nghệ cao dựa tảng khoa học sống, kết hợp với quy trình thiết bị kỹ thuật nhằm tạo công nghệ khai thác hoạt động sống vi sinh vật, tế bào thực vật động vật để sản xuất quy mô cơng nghiệp sản phẩm sinh học có chất lượng cao, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bảo vệ môi trường”

Trên giới, ứng dụng CNSH trở thành ngành công nghiệp đem lại giá trị gia tăng cao cho nhiều lĩnh vực, lĩnh vực y - sinh học phát triển sớm chiếm tỷ trọng cao 56,4% (trong có sản phẩm vắc-xin cho người vật ni), sau chế biến sinh học 12,5%, hóa sinh 9,2%, nông nghiệp 8,4%, thực phẩm 7,3%, môi trường 6,2% Tại Việt Nam, việc nghiên

cứu ứng dụng thành tựu CNSH phục vụ sản xuất vắc-xin cho vật nuôi bước đầu mang lại hiệu thiết thực, số kết đạt được:

Nghiên cứu sản xuất protein kháng nguyên kỹ thuật di truyền tế bào bèo (Wolffia)

Các nghiên cứu thời gian vừa qua cho thấy tiềm ứng dụng vắc-xin uống sản xuất thông qua hệ thống thực vật chuyển gen lớn, khơng góp phần giảm giá thành vắc-xin mà mở triển vọng việc ứng dụng CNSH thực vật nơng nghiệp y học Trong lồi thực vật nghiên cứu để sử dụng cho hệ thống sản xuất vắc-xin, loài họ bèo đặc biệt ý đặc tính: Tốc độ nhân vơ tính nhanh, hàm lượng chất dinh dưỡng cao, dễ nuôi trồng, không cần điều kiện đặc biệt (như bảo quản lạnh, chế độ vô trùng ) Trên

sở hợp tác với nhà khoa học Viện Sinh lý phân tử Công nghệ sinh học thuộc Đại học Tổng hợp Bonn (CHLB Đức), nhà khoa học Viện Di truyền Nông nghiệp tạo dịng bèo chuyển gen có khả biểu kháng nguyên VP2 virus gây bệnh Gumboro để sử dụng phòng bệnh Gumboro cho gà; xây dựng hệ thống tái sinh nhân sinh khối bèo (Wolffia); xây dựng quy trình chuyển gen đạt hiệu cao súng bắn gen thông qua Agrobacterium cải thiện yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến nạp: Chủng vi khuẩn, thời gian nuôi cấy Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu thu nhận dòng bèo

Wolffia australiana chuyển gen biểu kháng nguyên VP2 Thử nghiệm bước đầu cho thấy, dịng bèo chuyển gen có khả gây đáp ứng miễn dịch gà Như vậy, kháng nguyên VP2 biểu bèo thông qua đường ăn có khả kích thích gà thí nghiệm sản Phát triển công nghệ sinh học ứng dụng sản xuất vắc-xin

cho vật nuôi Việt Nam

TS Lê Huỳnh Thanh Phương1, ThS Ngô Thị Tuyết Lan2, PGS.TS Phạm Công Hoạt3

1Học viện Nông nghiệp Việt Nam 2Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai

3Bộ Khoa học Công nghệ

24 Số 10 năm 2017

Khoa học - Cơng nghệ đổi mới

sinh kháng thể tương ứng Thành công tiền đề cho việc nghiên cứu chế tạo vắc-xin kháng Gumboro giá rẻ dùng chăn nuôi gia cầm, tiến đến sản xuất hoạt chất sinh học khác cho nông nghiệp y học kỹ thuật di truyền thực vật

Nghiên cứu sản xuất vắc-xin bằng công nghệ vector adenovirus

Những tiến công nghệ DNA tái tổ hợp, genomics, virus học miễn dịch học phân tử mở hướng ứng dụng cho trình nghiên cứu phát triển loại vắc-xin hệ nhằm phòng chống bệnh truyền nhiễm Trong số vắc-xin thiết kế dựa hệ thống vector virus tái tổ hợp, hệ thống adenovirus loại hình cơng nghệ có hiệu bật, đóng vai trị quan trọng phát triển vắc-xin hệ Nghiên cứu sản xuất vắc-xin công nghệ vector adenovirus nghiên cứu lần thực Việt Nam với mục tiêu thiết kế hệ thống adenovirus để làm vắc-xin cho động vật, trước hết để xây dựng mơ hình mang gen kháng ngun VP2 virus Gumboro gia cầm, từ tiếp cận công nghệ nghiên cứu sản xuất vắc-xin chế phẩm hoạt tính sinh học hệ sau

Với việc nghiên cứu chế tạo thành công hệ thống adenovirus tái tổ hợp tái thiết kế (khung, hộp gen mở, plasmid thoi, tế bào), nhà khoa học Viện Công nghệ Sinh học làm chủ công nghệ sản xuất thử nghiệm thành công vắc-xin vector adenovirus quy mô phịng thí nghiệm Sau 21 ngày thử nghiệm, gà thí nghiệm phát có kháng thể kháng

VP2 Với việc tạo adenovirus tái tổ hợp mang gen biểu kháng nguyên VP2 hướng nghiên cứu để sản xuất vắc-xin hệ sử dụng qua đường tiêu hố (uống/ăn), hơ hấp (khí dung), đường tiêm có giá trị kinh tế cao

Sản xuất thành công vắc-xin dạng bào tử Bacillus subtilis

Vi khuẩn Bacillus subtilis phát lần vào năm 1835 Christion Erenberg (nhà sinh vật học tiếng Đức) Năm 1941, Bacillus subtilis phát có phân ngựa Tổ chức Y học Nazi (Đức) dùng chủ yếu để phòng bệnh lỵ cho binh sỹ Giai đoạn 1949-1957, Henry cộng (Mỹ) tách thành công chủng khiết Bacillus subtilis, trở thành vi sinh vật để phòng trị bệnh rối loại đường tiêu hóa, chứng viêm ruột, tiêu chảy… Ngày nay, Bacillus subtillis

đã nghiên cứu phát triển rộng rãi với nhiều tiềm ứng dụng hiệu chăn nuôi, công nghiệp môi trường

Nghiên cứu nhà khoa học thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) góp phần làm chủ cơng nghệ sản xuất vắc-xin dạng bào tử Bacillus trị bệnh gây đốm trắng tôm Đặc biệt, nhà khoa học thành công việc nghiên cứu sản xuất chủng

Bacillus subtilis sau chuyển gen giữ đặc tính vốn q vi khuẩn có lợi probiotic như: Trung hòa độc tố, cạnh tranh với mầm bệnh, thay đổi chuyển hóa vi sinh vật, kích thích miễn dịch thể vật chủ, đảm bảo có sức sống tốt khả chịu đựng điều kiện môi trường khắc nghiệt

Đồng thời, vi khuẩn Bacillus subtilis chuyển gen biểu kháng nguyên VP28 (một kháng nguyên virus gây bệnh đốm trắng cho tôm) sử dụng cho tơm đảm bảo có khả gây đáp ứng miễn dịch Như vậy, với việc sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis chuyển gen kháng nguyên VP28, nhà khoa học thu chủng vi khuẩn có tác dụng 1, vừa probiotic, vừa mang gen biểu kháng nguyên VP28

Kết thử nghiệm dạng chế phẩm probiotic tôm sú tôm thẻ chân trắng với bào tử

Bacillus subtilis biểu kháng nguyên VP28 cho thấy, chế phẩm có khả gây đáp ứng miễn dịch, đảm bảo ngăn ngừa bệnh đốm trắng mức 70% Đây hướng đầy triển vọng việc sản xuất vắc-xin cho thủy sản tương lai

Nghiên cứu sản xuất vắc-xin dựa hạt giả virus (VLPs - virus like particle)

Bệnh lở mồm long móng loại bệnh truyền nhiễm virus gây động vật móng guốc chẵn lợn, bị, trâu, dê… Bệnh nguy hiểm có khả lây lan nhanh qua nhiều đường khác tiếp xúc trực tiếp động vật với nhau, lây truyền qua mơi trường khơng khí Để phịng bệnh lở mồm long móng cho đàn gia súc phải chủ động tiêm phòng vắc-xin Từ năm 2015 trở trước, nước ta phải nhập vắc-xin từ nước để tiêm phịng bệnh lở mồm long móng

25

Số 10 năm 2017

khoa học - công nghệ đổi mới

lâm KH&CN Việt Nam) triển khai nội dung nghiên cứu: Thiết kế tổng hợp primer để nhân đoạn gen VP0, VP1-2A-VP3; tách dịng tối ưu hóa trình tự đoạn gen để biểu tế bào côn trùng; tạo baculovirus tái tổ hợp xác định điều kiện biểu baculovirus tái tổ hợp tế bào côn trùng Sf9 để thu nhận VLP; thu hồi protein tái tổ hợp dạng giả virus; phân tích protein tái tổ hợp điện di gel SDS-PAGE phản ứng miễn dịch đặc hiệu kháng nguyên - kháng thể; kiểm tra độc tính kháng nguyên cho động vật thí nghiệm; xác định kháng thể kháng lại virus gây bệnh lở mồm long móng huyết động vật thí nghiệm bước đầu thành cơng việc nghiên cứu sản xuất vắc-xin phòng bệnh cho gia súc Việc thực nghiên cứu sản xuất vắc-xin dạng VLPs phịng bệnh lở mồm long móng đặt nhằm xây dựng công nghệ sản xuất kháng nguyên tái tổ hợp dạng giả virus type O - chủng lưu hành phổ biến vùng dịch lở mồm long móng Việt Nam Nghiên cứu sản xuất vắc-xin dạng VLPs từ chủng gây bệnh Việt Nam tạo tính tương đồng kháng nguyên virus cao đồng thời biểu protein vỏ capsid virus không vài kháng nguyên đại diện, hiệu kích ứng miễn dịch vắc-xin dạng VLPs cao Bước đầu, vắc-xin dạng VLPs phịng bệnh lở mồm long móng nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm phịng thí nghiệm, kích thích động vật thí nghiệm có đáp ứng miễn dịch chủ động đạt ngưỡng hiệu giá bảo hộ bệnh Đây hướng nghiên cứu

sản xuất vắc-xin nhiều nước tiên tiến giới quan tâm đầu tư để đa dạng hóa loại vắc-xin phịng bệnh cho người vật nuôi

Sản xuất kháng nguyên HA của virus cúm A/H5N1 phương pháp biểu tạm thời thuốc lá

Cúm bệnh nguy hiểm, gây tử vong cao có diễn biến phức tạp hệ gen virus cúm ln biến đổi Hemagglutinin (HA) protein vỏ virus cúm, chứa epitope trung hòa virus, xem mục tiêu hàng đầu dùng để thiết kế loại vắc-xin tái tổ hợp chống lại xâm nhiễm virus cúm A

H5N1 virus gây nên dịch cúm gia cầm quốc gia giới, gây thiệt hại lớn kinh tế ảnh hưởng tới sức khỏe người Virus H5N1 chứa hệ gen RNA sợi âm đơn gồm phân đoạn mã hóa cho loại protein Trong HA, NA M protein có khả gây đáp ứng miễn dịch mạnh thể động vật Vì thế, kháng nguyên đối tượng quan tâm sản xuất vắc-xin phòng chống lây lan dịch bệnh Để có kháng nguyên HA ứng dụng phòng bệnh virus cúm gây ra, Việt Nam thành công việc thiết kế cấu trúc vector biểu mang gen mã hóa kháng nguyên HA đồng thời virus cúm A/H5N1(H5N1: clade 2.3.2.1C clade 1.1) điều khiển constitutive promoter 35S CaMV gắn kết Elastin like-polypeptide, IgM-Fc vào cấu trúc gen HA tạo chủng

A tumefaciens mang vector tương ứng Bên cạnh đó, nhà khoa học tiến hành tối ưu hóa quy trình biểu tạm thời kháng nguyên tái tổ hợp HA dạng

trimer (tổ hợp chập 3) chủng virus cúm A/H5N1 thuốc Tách chiết tinh kháng nguyên HA tái tổ hợp dạng trimer, đồng thời đánh giá hoạt tính sinh học protein kháng nguyên tinh dạng trimer Hoạt tính sinh học quan trọng protein kháng nguyên tái tổ hợp đánh giá chi tiết khả kích thích sinh miễn dịch kết hợp đặc hiệu với kháng thể kháng HA Việc sản xuất kháng nguyên theo hướng an tồn q trình sản xuất vắc-xin, nên thường sử dụng vắc-xin phòng bệnh nguy hiểm mà mầm bệnh dễ phát tán