Sử dụng lectin trong chẩn đốn vi khuẩn thơng qua các phản ứng ngƣng kết đặc hiệu của lectin với các nhóm carbonhydrate trên bề mặt tế bào vi khuẩn là một phƣơng pháp còn rất mới ở Việt Nam. Trong khi đó phƣơng pháp này đã đƣợc ứng dụng và cho ý nghĩa thực tiễn lớn trên thế giới.
Lectin, cũng giống nhƣ các kháng thể, trở thành các nhân tố ngƣng kết đặc hiệu khi vị trí liên kết với carbohydrate của chúng đủ lớn [36]. Đặc điểm này giúp cho việc ứng dụng lectin vào phân loại vi khuẩn trở nên dễ dàng hơn. Phản ứng giữa lectin và các yếu tố bên ngồi tế bào có tính đặc hiệu cao, ngồi ra cịn đƣợc xác định bằng sự phối hợp của các yếu tố khác nhƣ phần đi của phân tử gắn kết, tính chất kị nƣớc và khả năng ảnh hƣởng…. Điều này giúp cho lectin của từng lồi có khả năng nhận biết một hoặc một vài nhóm vi khuẩn một cách chọn lọc và đặc hiệu. Hơn nữa gần nhƣ tất cả các lectin đều có khả năng đơng khơ và hầu hết ổn định trong các loại đệm ở pH
53
trung tính và chịu đƣợc dải nồng độ muối rộng do vậy việc bảo quản lectin trở nên đơn giản, vận chuyển dễ dàng qua các phịng thí nghiệm [66,71,79].
Một ƣu điểm quan trọng của lectin là chỉ cần một lƣợng nhỏ (một vài microgram) cũng có thể tiến hành đƣợc các phản ứng ngƣng kết. Thêm vào đó giá thành của lectin tƣơng đối rẻ, các thiết bị dùng trong các phản ứng ngƣng kết giữa lectin với tế bào đơn giản, có thể triển khai ngay tại các phịng thí nghiệm nhỏ.
Một số đặc điểm quan trọng của lectin trong việc ứng dụng thành các sản phẩm chẩn đoán vi khuẩn [71]:
- Lectin có khả năng đơng khơ mà khơng mất đi hoạt tính
- Do khác nhau về khối lƣợng phân tử, các lectin khả dụng để xâm nhập vào các vị trí thụ thể nơi mà các kháng thể không thể liên kết đƣợc
- Hầu hết các phản ứng ngƣng kết chỉ cần một lƣợng nhỏ lectin (microgram) - Dễ dàng tinh sạch, tinh chế.
- Ổn định cao trong các dung dịch đệm thông thƣờng
- Phản ứng ngƣng kết diễn ra nhanh, làm tăng tốc độ ngƣng kết hoặc các phản ứng liên kết chọn lọc
- Lectin có khả năng liên kết với các hợp chất huỳnh quang hoặc có thể đƣợc đánh dấu ferritin giúp phát hiện phản ứng đặc hiệu
- Các vị trí liên kết với lectin thƣờng nhận ra các nhóm kị nƣớc gần sát với các receptor là hydratcacbon do vậy làm tăng tính đặc hiệu trong ngƣng kết
- Lectin có thể kết hợp với enzym do vậy có thể sử dụng phƣơng pháp phân tích hấp thụ lectin liên kết với enzym (enzyme – linked lectinosorbent assays- ELLA) một cách trực tiếp hoặc gián tiếp
54
- Có thể sử dụng lectin kết hợp với các phƣơng pháp thông thƣờng trong nghiên cứu enzym vi sinh vật
- Lectin có thể phát hiện ra các đột biến hoặc các biến thể trên bề mặt tế bào - Có thể phát hiện vi sinh vật trong các lớp mô mỏng
Hiện nay để tăng tính nhạy của lectin trong các phản ứng ngƣng kết tế bào, ngƣời ta thƣờng sử dụng thêm phƣơng pháp gắn huỳnh quang hoặc gắn với ferritin. Phƣơng pháp này giúp cho việc nghiên cứu mối liên quan giữa cấu trúc bề mặt tế bào với khả năng ngƣng kết với trở nên đơn giản, dễ dàng. Stoddart và Herbertson đã nghiên cứu thành công việc xác định nấm trong các mạch cắt mô bằng cách sử dụng lectin đƣợc gắn huỳnh quang. Với phƣơng pháp này lectin có thể ngƣng kết và phát hiện ra tế bào với một lƣợng nhỏ (khoảng 26.000 tế bào) [71].
Tuy có những đặc tính ƣu việt trên, việc sử dụng lectin trong chẩn đoán vi sinh vật vẫn gặp phải một số khó khăn. Điển hình là một số lectin nhƣ limulin cần nồng độ ion Ca2+ cao trong các hoạt động tối ƣu hay cần nồng độ tế bào lớn trong phản ứng ngƣng kết. Đặc điểm này có thể khắc phục bằng cách sử dụng đệm photphat hoặc sử dụng các lectin đƣợc đánh dấu huỳnh quang. Một số lectin có thể có độc tính, tuy nhiên đây có thể khơng phải là một nhƣợc điểm chính của hầu hết các lectin. Ngồi ra thời gian phản ứng của một số lectin có thể bị kéo dài (khoảng 1 giờ) do phải tìm kiếm các thụ thể mà chúng có ái lực cao nhất.
Mặc dù vậy, phƣơng pháp sử dụng lectin để phát hiện vi sinh vật vẫn là một trong các phƣơng pháp đáng quan tâm. Tại Việt Nam nguồn lectin từ thực vật là rất lớn, đây là một nguồn tài nguyên cho sinh học còn chƣa đƣợc khám phá nhiều. Các nghiên cứu về khả năng tƣơng tác giữa lectin và vi khuẩn cịn ít, mới đƣợc bắt đầu trong vài năm trở lại đây. Song, các kết quả nghiên cứu đã công bố mới chỉ tập trung vào mối tƣơng tác của lectin từng loại vi khuẩn. Chƣa có những cơng bố một cách toàn diện về khả năng ngƣng kết của lectin với các nhóm vi khuẩn, đặc biệt là nhóm vi
55
khuẩn gây bệnh qua đƣờng thực phẩm. Vì vậy việc tìm kiếm, nghiên cứu nguồn lectin từ thực vật Việt Nam có khả năng gây ngƣng kết với các vi khuẩn này và phát triển chúng trở thành các công cụ phát hiện, phân loại vi sinh vật sẽ có ý nghĩa khoa học lớn, có khả năng ứng dụng cao và có thể phát triển thành các kỹ thuật mới trong chẩn đoán vi sinh vật trong tƣơng lai.
56
Chƣơng 2