Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận
4.3. Kiểm tra tính kháng kháng sinh và xác định gen kháng kháng sinh của vi khuẩn
4.3.2. Xác định gen kháng kháng sinh của chủng vi khuẩn phân lập được
Các kết quả trình bày ở mục 4.3 đã làm rõ đặc điểm về kiểu hình kháng kháng sinh của E. coli phân lập từ trứng. Do tính trạng kháng kháng sinh do gen quy định, nên nghiên cứu này tiếp tục tìm hiểu về đặc điểm gen của E. coli đa kháng kháng sinh. Hiện có hai hướng tiếp cận chính khi nghiên cứu về gen kháng kháng sinh của E. coli, là: (1) dùng mồi đặc hiệu phát hiện các gen kháng kháng sinh (Nguyen et al., 2016; Trương Quý Dương và cs., 2017), (2) giải trình tự và phân tích trình tự genome của vi khuẩn để xác định gen mã hóa yếu tố độc lực và gen kháng kháng sinh (Rumore et al., 2018). Trong phạm vi nghiên cứu này, chúng tôi chọn cách tiếp cận là giải trình tự genome của E. coli để làm rõ tất cả các gen độc lực cũng như gen kháng kháng sinh của E. coli, chúng tôi đã chọn 01 chủng E. coli đại diện (VB104) để giải trình tự genome bằng hệ thống Illumina HiSeq 2000 (Công ty BGI, Hồng Kông).
4.3.2.1. Gen kháng kháng sinh của chủng E. coli VB104
Bằng công cụ ResFinder đã xác định được 10 gen kháng kháng sinh thuộc 9 nhóm kháng sinh được mã hóa bởi genome của chủng VB104. Kết quả được tổng hợp ở bảng 4.5.
Bảng 4.5. Kết quả xác định gen kháng kháng sinh
TT Gen
kháng kháng sinh
Kháng nhóm kháng sinh
Mã số
GenBank tham chiếu
1 tet(A) Tetracycline AF534183 2 sul2 Sulphonamide AY034138 3 dfrA14 Trimethoprim KF921535 4 aph(3'')-Ib Aminoglycoside AF321551 5 aph(6)-Id Aminoglycoside CP000971 6 floR Phenicol AF118107 7 blaTEM-1B Beta-lactam AY458016 8 qnrS1 Quinolone AB187515 9 mdf(A) Macrolide Y08743 10 mcr-1.1 Polypeptide (Colistin) KP347127
Có thể thấy chủng VB104 mang gen kháng với nhiều nhóm kháng sinh. Kết quả này phù hợp với đặc điểm kiểu hình đa kháng kháng sinh của chủng vi khuẩn khi thử tính mẫn cảm với giấy tẩm kháng sinh. Kết quả phát hiện gen kháng kháng sinh bằng giải trình tự genome cũng chỉ ra các loại gen kháng kháng sinh của E. coli được phát hiện bằng phương pháp PCR (Nhung và cs., 2015; Trương Quý Dương và cs., 2017). Tuy nhiên, ưu điểm của phương pháp giải trình tự genome nằm ở khả năng phát hiện nhiều gen mã hóa yếu tố độc lực khác của vi khuẩn (kết quả không trình bày) và cho phép phân tích được các biến thể (variant) của gen kháng kháng sinh. Trong nghiên cứu này, chúng tôi phân tích gen kháng kháng sinh quan trọng là: mcr-1.1 (kháng Colistin).
4.3.2.2. Đặc điểm biến đổi gen kháng nhóm MCR-1.1 của chủng VB104
Kháng sinh thuộc nhóm polypeptide (trong đó có Colistin) được xem là dòng kháng sinh cuối cùng điều trị vi khuẩn Gram âm kháng carbapenem. Gen mã hóa protein kháng Colistin là mcr-1 và nằm trên plasmid, nên có khả năng truyền ngang (Wei et al., 2018). Do đó, nghiên cứu sự có mặt cũng như xác định sự xuất hiện các biến thể mới của gen mcr-1 ở các chủng vi khuẩn là cần thiết. Kết quả so sánh trình tự amino acid cho biết gen mcr-1 của chủng VB104 gồm 541 amino acid và giống hoàn toàn so với trình tự tương ứng của chủng E. coli
có mã số tham chiếu ANH55937, BAV82474 và AQZ20430 (hình 4.10).
Hình 4.10. So sánh trình tự amino acid của protein mã hóa bởi gen mcr-1
Ghi chú: Các vị trí có sự khác biệt so với chủng tham chiếu (ANH55937) mới được đánh dấu bởi mầu tương ứng với loại amino acid.
Kết quả xây dựng cây phát sinh chủng loại xác định mối liên hệ giữa gen mcr-1 của chủng VB104 với các chủng tham chiếu được trình bày ở hình 5.1
Hình 4.11. Cây phát sinh chủng loại dựa vào trình tự amino acid của protein mã hóa bởi gen mcr-1
Đặc điểm phân nhánh của cây phát sinh chủng loại (hình 4.11) cho biết gen mcr-1 của chủng VB104 nằm trong nhóm biến thể mcr-1/2 và gần với các chủng tham chiếu là ANH55937 và AQZ20430.
Plasmid là một yếu tố di truyền di động (mobile genetic elements) tồn tại độc lập với các nhiễm sắc thể vi khuẩn và có khả năng tự tái bản. Plasmid chứa các gen kháng kháng sinh, trong đó có gen mcr-1. Bằng thực nghiệm, gen mcr-1 của E. coli đã được chứng minh có khả năng truyền ngang với tỷ lệ lên tới 54,0% (Nguyen et al., 2016). Mặt khác, các chủng E. coli mang gen kháng Colistin này lại tương đối phổ biến ở gà, ở nhiều nước trên thế giới (Maciuca et al., 2019; Quesada et al., 2016). Kết quả xác định sự có mặt của gen mcr-1 trong nghiên cứu này và nhiều nghiên cứu khác cho thấy sự cần thiết phải có sự thay đổi trong cách quản lý, sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi, nhằm mục tiêu hạn chế/ ngăn chặn sự phát tán của E. coli kháng kháng sinh.