Vắc xin phòng bệnh cho cá

1.5. Đáp ứng miễn dịch của cá và vắc xin phòng bệnh

1.5.2. Vắc xin phòng bệnh cho cá

1.5.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Dùng vắc xin cho cá là giải pháp giúp phòng chống lại đặc hiệu các tác nhân gây bệnh hoặc tạo kháng thể chống lại hormon giải phóng Gonadotropin (GnRH) là chất kìm hãm sự thành thục của cá để nâng cao năng suất cho cơ sở nuôi [76].

* Các vắc xin phòng bệnh do vi khuẩn

Từ năm, 1942, Duff đã dùng vi khuẩn Aeromonas salmonicida vô hoạt, trộn vào thức ăn cho cá hồi để phòng bệnh ung nhọt và xuất huyết, kết quả công cường độc cho thấy 25% cá thí nghiệm chết trong khi đó 75% cá đối chứng chết, đây được xem là nghiên cứu đầu tiên thử nghiệm vắc xin phòng bệnh cho cá [54].

Tiếp sau đó năm 1970, vác xin thương mại đầu tiên được sản xuất từ vi khuẩn Vibrio bất hoạt bằng formalin để phòng bệnh lở miệng (ERM) và vi khuẩn Vibriosis thành công tại Mỹ đã làm giảm đáng kể sử dụng kháng sinh trong nuôi cá hồi vân tại đây [159].

Tiếp đó, nhằm nâng cao hiệu quả bảo hộ cho cá nuôi, vắc xin sản xuất tiêm cho cá có bổ sung chất bổ trợ ra đời đầu năm 1990. Những năm tiếp sau đó, nhiều loại vắc xin phòng bệnh vi khuẩn cho cá với các phương pháp chế tạo khác nhau đã được các nhà khoa học nghiên cứu như vắc xin bất hoạt đa kháng nguyên, vắc xin sống nhược độc, vắc xin bổ sung các chất bổ trợ khác nhau, vác xin tái tổ hợp,... [135], [171].

Những năm tiếp sau, nhiều loại vắc xin vi khuẩn phòng bệnh cho cá với các phương thức chế tạo khác nhau đã được nghiên cứu như vắc xin bất

30

hoạt kết hợp với đa kháng nguyên, vắc xin sống nhược độc, vắc xin có bổ sung các chất bổ trợ... [135], [171].

Hiện tại, trên thế giới đã có các vắc xin thương mại hóa để phòng các bệnh do vi khuẩn như A. salmonicida, V. salmonicida, V. viscosis, V.

ordalii, V. anguillarum, Y. ruckerii, R. salmoninarum, F. psychrophilum, F.

columnarae, P. salmonis, L. garvieae, S. iniae, P. piscicida, E. ictaluri và các bệnh do virus như IPNV, PDV, IHNV, VHSV, ISAV, Iridovirus. Các vắc xin này đã đang được sử dụng có hiệu quả ở các nước có nghề nuôi cá phát triển như: Na Uy, Chi Lê, Mỹ, Nhật Bản, Anh, Canada, Hy Lạp, ý, Pháp, Tây Ban Nha, Ireland [159]. Nhờ sử dụng vắc xin mà lượng kháng sinh được sử dụng cho cá hồi giảm từ 600kg/800 ngàn tấn cá năm 2003 xuống còn 300 kg/1000 tấn cá năm 2008, điều này chứng tỏ vai trò của vắc xin trong nuôi trồng thủy sản ngày càng lớn.

Một hướng nghiên cứu trên thể giới đang được qua tâm, tuy nhiên các nhiên cứu công bố còn khá khiêm tốn, đó là tạo các chủng vi khuẩn đột biến giảm độc lực sử dụng làm vắc xin.

Klesius et al. (1999), nghiên cứu cho thấy vắc xin E. ictaluri RE-33 đột biến bằng rifampicin không gây ra bệnh nhiễm khuẩn huyết đường ruột (ESC), nhưng kích thích miễn dịch bảo vệ. Các vắc xin RE-33 bảo vệ chống lại ESC trong ít nhất 4 tháng sau khi ngâm một lần duy nhất ở một số lượng nhỏ E. ictaluri RE-33 mà không cần tiêm chủng tăng cường. Phản ứng kháng thể rất yếu sau khi tiêm phòng RE-33. Vắc xin Edwardsiella ictaluri RE-33 không nguy hiểm đối với cá da trơn [93].

Burnside et al., (2012) tiến hành tiêm chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus đột biến giảm độc lực bằng tia cực tím (UV), để phòng chống lại nhiễm trùng hệ thống. Nghiên cứu cho thấy chủng đột biến bằng tia UV (254nm, HL-2000 Hybrilinker) có độc lực giảm đáng kể so với chủng hoang dã, trong thí nghiệm này chuột đã được tiêm chủng đột biến stp1 và sau 20

31

ngày được thử thách bằng chủng hoang dã kết quả tỷ lệ sống của chuột tăng và đã xuất hiện kháng thể chống lại S. aureus gây bệnh [47].

Trong vài năm trở lại đây, việc sử dụng vắc xin phòng bệnh trong nuôi trồng thủy sản đã mở rộng cả về số lượng các loài cá và số bệnh vi khuẩn với. Theo các câu trả lời cho một câu hỏi nhận được từ 41 quốc gia, tiêm chủng được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản thương mại các loài như hồi Đại Tây Dương (Salmo salar), cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss), cá chẽm (Dicentrarchus labrax), cá tráp (Sparus aurata), cá chẽm (Lates calcarifer), cá rô phi (Tilapia spp), cá bơn (Scophthalmus maximus L.), cá đuôi vàng (Seriola quinqueradiata), cá tía và vàng sọc (Seriola dumereli), cá sọc (Pseudocaranx dentex) và cá trê (Ictalurus punctatus). Phạm vi của các nhiễm khuẩn mà vắc xin được thương mại sẵn ngay bây giờ bao gồm vibriosis cổ điển (Listonella anguillarum, Vibrio ordalii), nhọt (Aeromonas salmonicida subsp. Salmonicida), vibriosis nước lạnh (Vibrio salmonicida), yersiniosis (Yersinia ruckeri), huyết trùng (P. damselae supsp. Piscicida), edwardsiellosis (Edwardsiella ictaluri), mùa đông loét (Moritella viscosa) và Streptoccosis/lactococcosis (Streptococcus iniae, Lactococcus garviae). Hơn nữa, loại vắc xin thử nghiệm được sử dụng chống lại các bệnh như nhiễm vi khuẩn Vibrio harveyi và P. damselae subsp. damsela trong cá chẽm, bệnh thận do vi khuẩn trong cá hồi, cũng như nhiễm Flexibacter maritimus trong cá bơn. Hầu hết các loại vắc xin là những sản phẩm được cấp phép, nhưng một số loại vắc xin không được cấp phép cũng được sử dụng trong các trang trại cá thương phẩm. Hầu hết các loại vắc xin vi khuẩn là những sản phẩm bất hoạt và công nghệ vắc xin tái tổ hợp, vắc xin sống nhược độc cho đến nay đã được sử dụng đến một mức độ rất hạn chế.

* Các vắc xin phòng bệnh do vi rút

Nghiên cứu vắc xin vi rút phòng bệnh được công bố đầu tiên năm 1951 bới Goncharov [171]. Nghiên cứu này đã chứng minh khả năng phòng bệnh vi

32

rút mùa xuân ở cá chép sau khi tiêm gây nhiễm vi rút bất hoạt bằng formalin.

Tuy nhiên mãi đến năm 1982, loại vắc xin vi rút này mới được thương mại hóa và đem lại thanh công cho nghề nuôi cá chép tại các nước châu Á [159].

Năm 1995, với sự ra đời của vắc xin vi rút tái tổ hợp phòng các bệnh do các loại vi rút nguy hiểm đã được tập trung nghiên cứu đã tạo ra một hướng đi mới cho ngành thủy sản thế giới. Các nghiên cứu như vi rút gây bệnh hoại tử tuyến tụy (Infectious pancreatic necrosis virus- IPNV), vi rút gây bệnh hoại tử thân khinh (Viral nervous necrosis- VNN), vi rút gây bệnh hoại tử máu (Infectioushematopoetic necrosis virus- IHNV), vi rút gây xuất huyết lở loét (Viral hemorrhagic septicemia virus-VHSV)…[159].

Sommerser et al., (2005) thông kê có khảng 10 loại vắc xin vi rút đã được thương mại hóa, các vác xin này sử dụng cho các đối tượng nuôi phổ biến bao gồm cá hồi, cá chẽm, cá mú, cá rô phi, cá chép, cá bơn,.. Văc xin trên thị trường chủ yếu là vắc xin bất hoạt [164].

* Vắc xin phòng bệnh ký sinh trùng

Các loài ký sinh trùng cũng được xem là tác nhân gây bệnh cho cá biển khi nhiễm cường độ cao và là tác nhân mở đường cho vi rút, vi khuẩn xâm nhập gây bệnh. Tuy nhiên, các nghiên cứu tạo vắc xin phòng bệnh ký sinh trùng ở cá đang rất ít được quan tâm, do việc nuôi cây ký sinh trùng để làm vắc xin rất phực tạp và chi phí cao. Yambot và Song (2006) đã tiêm Cryocaryon irritans giai đoạn theront đã đước bất hoạt bằng formalin cho cá mú chấm cam. Kết quả sau 3 tuần công cường độc, tỷ lệ chết tích lũy ở nhóm cá đối chứng là 100%, trong khi đó nhóm tiêm vắc xin chỉ từ 0 - 40% tùy thuộc nồng độ kháng nguyên. Đông thời làm tăng lượng kháng thể trong dịch nhờn ở nhóm cá tiêm vắc xin [176].

* Các phương pháp sử dụng vắc xin

Song song với việc nghiên cứu tạo vắc xin, phương pháp sử dụng vắc xin phòng bệnh cho cá nuôi đạt hiệu quả phòng hộ tốt nhất cũng đã được

33

nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Trên thế giới hiện nay, đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để gây miễn dịch cho cá nuôi phụ thuộc từng loại vắc xin, loài cá, độ tuổi, điều kiện nuôi. Hiện nay, để đưa vắc xin vào trong cơ thể cá bằng các con đường như:

* Ngâm vắc xin:

Trước đây, vắc -xin phòng bệnh cho cá được sản xuất chủ yếu ở dạng bất hoạt và được sử dụng ở dạng ngâm. Kỹ thuật này được sử dụng phổ biến cho cá con để tạo ra đáp ứng miễn dịch ngắn, giúp bảo vệ cá ở giai đoạn nhỏ dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố stress. Cá có thể ngâm trực tiếp trong vắc xin hoặc ngâm trong dung dịch muối ưu trương kết hợp vắc xin. Nồng độ và thời gian ngâm vắc xin phụ thuộc vào loại vắc xin, loài cá, khối lượng cơ thể.

Nhiều nghiên cứu trước đây cho rằng phương pháp ngâm cá trong dung dịch muối ưu trương kết hợp vắc xin có thể gây sốc cho cá cao hơn so với ngâm trực tiếp vắc xin. Tuy nhiên Huising et al., (2003) đã so sách hai phương pháp nêu trên, trên cá chép kết quả đã chứng minh phương pháp ngâm cá trong dung dịch muối ưu trương kết hợp vắc xin đã làm tăng đáp ứng miễn dịch của cá mà không làm cá bị sốc [85]. Kai et al., (2008) cho thấy khi tắm cá mú chấm cam trong dung dịch vi rút HGNNV bất hoạt đã đem lại hệ số bảo hộ đạt đến 82 - 87% và thời gian bảo hộ kéo dài hơn 3 tháng [89]. Ngoài ra phương pháp phu vắc xin trực tiếp lên cá cũng được thông báo là có hiệu quả kháng bệnh Vibrio ở cá, áp dụng tốt cho giai đoạn cá nhỏ 20g/con, tuy nhiên phương pháp này dễ gây sốc cho cá.

* Tiêm vắc xin: Trong phương pháp này vắc xin có thể được tiêm vào phần cơ hoặc vào xoang bụng, xoang phục mạc. Một trong những yếu tố quyết định hiệu lực của vắc xin tiêm là liều tiêm, hầu hết các vắc xin tiêm được tiêm vào xoang phúc mạc của cá. Trong một số trường hợp tiêm chủng vắc xin cho cá bố mẹ để gây miễn dịch thụ động cho cá con, người ta thường tiêm vào lưng để tránh ảnh hưởng đến trứng. Thể tích liều ban đầu của các

34

loại vắc xin thường được tính toán lượng kháng nguyên đủ để tạo đáp ứng miễn dịch bảo hộ trong 0.2ml. Tuy nhiên, các loại tá dược mới có thể giảm thể tích liều tiêm xuống 0.1ml [59].Tần suất tiêm chủng vắc xin ở cá cũng hoàn toàn khác với động vật trên cạn. Trong quá trình tiêm, cá cần được gây mê để hạn chế tổn thương ở mức tối thiểu, mặc dù rủi ro do gây mê không cao nhưng có thể gây stress dẫn tới tình trạng giảm ăn trong thời gian ngắn sau khi tiêm. Bên cạnh đó, một số trường hợp có thể gia tăng nhiễm nấm và các tác nhân nhiễm trùng cơ hội. Vắc xin được tiêm một liều duy nhất cần được nghiên cứu để áp dụng cho cá, vắc xin DNA là giải pháp tốt để giải quyết vấn đề này [61].Bên cạnh đó, việc sử dụng nhiều loại vắc -xin cho cá phải được tính toán cụ thể để tránh phản ứng tổn thương phúc mạc.

* Vắc xin đưa vào cá bằng con đường tiêu hóa

Đối với cá biển, sau giai đoạn ương giống cá được thả vào môi trường gần giống với điều kiện tự nhiên, sự tiếp xúc thường xuyên và lâu dài của cá với mầm bệnh có sẵn trong môi trường có thể dẫn tới khả năng mắc bệnh trở lại sau khi tiêm vắc xin. Do vậy, vắc- xin sử dụng trong giai đoạn này chủ yếu được sử dụng qua đường ăn. Công nghệ vắc xin ăn đã được đánh giá là giải pháp lý tưởng để quản lý dịch bệnh cho cá nuôi tuy nhiên vẫn còn một số yếu tố hạn chế đó là dạng bào chế, bảo quản và phân phối và sử dụng vắc xin sao cho đảm bảo giảm thiểu nhất việc gây thất thoát kháng nguyên. Hiện tại, vắc xin được phối trộn với thức ăn bằng các hình thức bổ sung chất kết dính hoặc đưa vào trong quy trình sản xuất thức ăn. Với phương thức này, kháng nguyên vắc xin phải được “áo ngoài” sao cho không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp xuất cao trong quy trình sản xuất thức ăn. Bên cạnh đó, độ axit cao ở ruột trước của cá cũng là thách thức đối với những nhà nghiên cứu sản xuất vắc xin ăn, kháng nguyên cần được bảo quản tránh ảnh hưởng của đường tiêu hóa để tiếp xúc được với các tế bào có thẩm quyền miễn dịch để tạo bảo hộ cho vật chủ. Một thách thức khác của vắc xin ăn là phải đảm bảo rằng cá nhận

35

được đủ lượng kháng nguyên cần thiết. Cá được nuôi với mật độ lớn sẽ tương đối khó khăn để đảm bảo rằng tất cả các cá thể đều nhận được vắc xin. Lượng kháng nguyên sử dụng cho phương pháp này lớn hơn nhiều so với phương pháp tiêm, đặc biệt là vắc xin dùng cho cá lớn như cá hồi trong giai đoạn thả ở biển. Mặc dù vậy, các vắc xin đường uống phòng bệnh viêm ruột và Vibriosis đã được sản xuất và thương mại hóa thành công trên cá hồi [159].

Phương pháp cho ăn có thể thay đổi tùy theo loại vắc xin. Vắc xin ăn có các loại: áo ngoài thức ăn bằng các chất kết dính như dầu gan mực, lecithin hoặc gelatin; phun vắc xin lỏng vào thức ăn; hoặc kết hợp vắc xin vào thức ăn trong thức ăn trong quá trình sản xuất. Ở dạng lỏng, vắc xin cần để nhiệt độ phòng (20oC) trong 1 giờ trước khi sử dụng để ổn định, nếu có hiện tượng tách lớp cần lắc mạnh chai vắc xin cho đến khi lớp phân cách phân tán hoàn toàn.

Chuyển thức ăn viên vào trong máy trộn và từ từ đổ hoặc phun vắc xin vào thức ăn viên. Trộn bột viên ít nhất là 2 phút sau khi bổ sung vắc xin. Giữ cho thức ăn trong 1 giờ trước khi cho ăn để vắc xin thấm đều vào viên thức ăn.

* Các nghiên cứu vắc xin phòng bệnh do vi khuẩn P. damselae Nhiên cứu trên thế giới thời gian qua chủ yếu là tập trung vào phân lập, đặc tính gây bệnh, nguồn phân bố lan truyền,... tuy nhiên các nghiên cứu tạo vắc xin phòng bệnh do vi khuẩn P. damselae còn chưa nhiêu.

Ronald et al. (2003), đã nghiên cứu tiêm chủng với vi khuẩn auxotrophs, đặc biệt là những vi khuẩn bị gián đoạn trong quá trình tổng hợp amino axit thơm, gọi là con đường shikimate, đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc ngăn ngừa một loạt các bệnh do vi khuẩn gây ra. Để phát triển vắc xin phòng vi khuẩn P. damselae subsp. piscicida, gen aroA của con đường shikimate được xác định từ một P. damselae subsp. piscicida bằng cách bổ sung vào một đột biến Escherichia coli của aroA. Plasmid bổ sung đã được cô lập và trình tự nucleotid của P. damselae subsp. chèn gen piscicida đã được xác định. Một đột biến được lựa chọn, LSU-P2, đã được xác nhận kiểu hình để

36

yêu cầu bổ sung các chất chuyển hóa thơm cho sự phát triển của môi trường tối thiểu và đã được xác định kiểu gen bằng PCR và DNA sequencing. Hơn nữa, LSU-P2 được chứng minh là không độc với cá vược và bảo vệ đáng kể chống lại bệnh sau khi thử thách với chủng hoang dại [147].

Arijo et al. (2005), đã nghiên cứu hiệu quả của vắc xin nhị giá để phòng bệnh do hai loài Vibrio harveyi và P. damselae subsp. Piscicida gây cho Solea senegalensis (Kaup) [31]. Các dòng V. harveyi (Lg16.01) và P. damselae Subsp. Piscicida (Lg41.00) phân lập từ vùng nuôi ở miền Nam Tây Ban Nha đã được sử dụng để chế tạo vắc xin đơn giá và vắc xin nhị giá. Các tế bào vi khuẩn sau đó đã bị giết bằng cách bổ sung Formalin để đạt được nồng độ cuối cùng là 1% và ủ ở 4°C qua đêm. Kết quả khẳng định vắc xin nghị giá đã phòng được bệnh do hai loại tác nhân gây bệnh trên, hiệu quả tương tự khi sử dụng vắc xin đơn giá [31].

Một nghiên cứu khác về sản xuất vắc xin phòng chống lại P.

damselae subsp. piscicida gây bệnh trên cá giò (Rachycentron canadum) bằng cách vô hiệu hóa chủng hoang dã bằng formalin kết hợp với bổ sung chất Levan/Alum. Kết quả cho thấy vắc xin đã làm chậm sự phát bệnh, tỷ lệ cá chết ít hơn so với không dùng vắc xin trong thời gian nuôi 21-105 ngày sau tiêm. Tỷ lệ sống sót lên đến 81,4% và độ mạnh kháng thể 1:641 [87].

Nhìn chung, trên thế giới nhiều loại vắc xin phòng bệnh cho cá biển đã được nghiên cứu và sản xuất, từ loại vắc xin đơn giản như vắc xin bất hoạt, vắc xin công nghệ sản xuất phức tạp như vắc xin nhược độc, vắc xin đa giá, vắc xin tiểu phần. Mỗi loại vắc xin đều có nhưng ưu và nhược điểm nhất định, cách sử dụng và công hiệu khác nhau trên từng loại cá.