Nghiên Cứu Đặc Tính Sinh Học và Sinh Học Phân Tử của Virus KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

2.1. Mục tiêu chung

2.2. Mục tiêu cụ thể

3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1. Đối tượng nghiên cứu

3.2. Phạm vi nghiên cứu

4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI

5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài

5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

6. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

6.1. TÌNH HÌNH VỀ PRRS TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

6.1.1. Lịch sử và tình hình dịch PRRS trên thế giới

6.1.2. Lịch sử và tình hình dịch PRRS tại Việt Nam

6.2. MỘT SỐ HIỂU BIẾT VỀ VIRUS PRRS

6.2.1. Cấu trúc virus PRRS

6.2.2. Một số nghiên cứu về đặc tính sinh học của virus PRRS

6.2.3. Một số nghiên cứu về đặc tính sinh học phân tử của virus PRRS

7. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

7.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

7.2. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

7.3. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

7.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

7.4.1. Nghiên cứu đặc tính sinh học chủ yếu của 02 chủng virus KTY-PRRS-01, KTY-PRRS-02

7.4.2. Nghiên cứu đặc tính sinh học phân tử của 02 chủng virus KTY-PRRS-01, KTY-PRRS-02

7.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

7.5.1. Phương pháp nuôi cấy tế bào

7.5.2. Phương pháp gây nhiễm virus PRRS trên tế bào

7.5.3. Phương pháp xác định TCID50

7.5.4. Phương pháp xác định sự nhân lên của virus

7.5.5. Phương pháp RT – PCR

7.5.6. Phương pháp giải trình tự gene

7.5.7. Phương pháp tinh chế kháng nguyên virus và định lượng protein

7.5.8. Phương pháp gây tối miễn dịch cho chuột lang và thỏ

7.5.9. Phương pháp IPMA

7.5.10. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu bằng phần mềm

8. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

8.1. NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH SINH HỌC CỦA 02 CHỦNG VIRUS KTY-PRRS-01, KTY-PRRS-02 PHÂN LẬP TẠI MỘT SỐ TỈNH PHÍA BẮC VIỆT NAM

8.1.1. Kết quả nghiên cứu xác định khả năng gây bệnh tích tế bào của 02 chủng virus KTY-PRRS-01, KTY-PRRS-02

8.1.2. Kết quả nghiên cứu xác định hiệu giá (TCID50) của 02 chủng virus KTY-PRRS-01, KTY-PRRS-02

8.1.3. Kết quả nghiên cứu xác định sự nhân lên của 02 chủng virus KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02

8.1.4. Nghiên cứu đáp ứng miễn dịch của động vật thí nghiệm với các chủng virus KTY – PRRS-01 và KTY-PRRS-02

8.2. NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH SINH HỌC PHÂN TỬ CỦA 02 CHỦNG VIRUS KTY-PRRS-01, KTY-PRRS-02

8.2.1. Kết quả phản ứng RT-PCR

8.2.2. Kết quả giải trình tự gene của các chủng virus PRRS nghiên cứu

8.2.3. Kết quả truy cập ngân hàng gene

8.2.4. So sánh mức độ tương đồng về trình tự nucleotide giữa các chủng virus nghiên cứu

8.2.5. So sánh mức độ tương đồng về trình tự amino acid giữa các chủng virus nghiên cứu

8.2.6. Kết quả xây dựng cây sinh học phân tử của các chủng virus nghiên cứu

9. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Virus PRRS KTY PRRS 01 và KTY PRRS 02

Trong bối cảnh ngành chăn nuôi lợn Việt Nam ngày càng phát triển, dịch bệnh PRRS (Hội chứng rối loạn hô hấp và sinh sản ở lợn), hay còn gọi là bệnh tai xanh, nổi lên như một thách thức lớn. Bệnh gây ra những tổn thất kinh tế đáng kể cho người chăn nuôi. Virus PRRS (PRRSV) thuộc giống Arterivirus, họ Arteriviridae, bộ Nidovirale, có hệ gene RNA đơn dương. Sự đa dạng di truyền và kháng nguyên của các chủng PRRSV khiến việc sử dụng vaccine trở nên kém hiệu quả, thậm chí gây ra các ổ dịch lớn. Nghiên cứu về đặc tính sinh học virus và sinh học phân tử virus của các chủng KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02 phân lập tại Việt Nam là vô cùng cần thiết để hiểu rõ hơn về dịch tễ học và phát triển các biện pháp phòng chống hiệu quả. Theo Keffaber (1989), bệnh xuất hiện đầu tiên ở Mỹ năm 1987 và nhanh chóng lan rộng ra toàn cầu.

1.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu biến chủng virus PRRS

Nghiên cứu về biến chủng virus PRRS là vô cùng quan trọng để hiểu rõ sự tiến hóa và thay đổi của virus. Điều này giúp chúng ta dự đoán được các nguy cơ tiềm ẩn và phát triển các biện pháp phòng chống dịch bệnh hiệu quả hơn. Việc xác định các genotype virus PRRS khác nhau cũng giúp chúng ta theo dõi sự lây lan của bệnh và đánh giá hiệu quả của các chương trình kiểm soát dịch bệnh.

1.2. Mục tiêu của nghiên cứu đặc tính sinh học và sinh học phân tử

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là xác định đặc tính sinh học và sinh học phân tử của hai chủng virus PRRS phân lập tại Việt Nam, cụ thể là KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào khả năng gây bệnh, tốc độ nhân lên, cấu trúc gene và các đặc điểm kháng nguyên của virus. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát triển vaccine và các biện pháp kiểm soát dịch bệnh hiệu quả hơn.

II. Thách Thức Trong Kiểm Soát Dịch Tễ Học PRRS ở Việt Nam

Mặc dù đã có nhiều nỗ lực trong việc kiểm soát dịch tễ học PRRS ở Việt Nam, nhưng dịch bệnh vẫn thường xuyên xảy ra, gây ra những thiệt hại lớn cho ngành chăn nuôi lợn. Một trong những nguyên nhân chính là sự thiếu hụt thông tin về các chủng virus PRRS đang lưu hành tại Việt Nam, cũng như đặc tính sinh học và sinh học phân tử của chúng. Việc sử dụng vaccine không phù hợp hoặc không hiệu quả cũng là một vấn đề lớn. Các chiến lược phòng chống dịch bệnh hiện tại chưa đủ mạnh để ngăn chặn sự lây lan của virus. Do đó, cần có những nghiên cứu sâu hơn về cơ chế gây bệnh PRRS và miễn dịch học PRRS để phát triển các biện pháp kiểm soát dịch bệnh hiệu quả hơn.

2.1. Sự đa dạng di truyền của virus PRRSV và ảnh hưởng đến vaccine

Sự đa dạng di truyền của virus PRRSV là một thách thức lớn trong việc phát triển vaccine hiệu quả. Các chủng virus khác nhau có thể có các đặc điểm kháng nguyên khác nhau, khiến cho vaccine được thiết kế dựa trên một chủng virus có thể không bảo vệ được chống lại các chủng virus khác. Do đó, cần có những nghiên cứu để xác định các chủng virus phổ biến nhất tại Việt Nam và phát triển vaccine đa giá có thể bảo vệ chống lại nhiều chủng virus khác nhau.

2.2. Vai trò của tế bào đích của virus PRRS trong quá trình nhiễm bệnh

Hiểu rõ về tế bào đích của virus PRRS là rất quan trọng để hiểu rõ cơ chế gây bệnh PRRS. Virus PRRSV chủ yếu tấn công các đại thực bào phế nang lợn (PAMs), nhưng cũng có thể lây nhiễm sang các loại tế bào khác. Việc xác định các thụ thể trên tế bào mà virus sử dụng để xâm nhập và lây nhiễm sẽ giúp chúng ta phát triển các biện pháp ngăn chặn sự xâm nhập của virus và giảm thiểu thiệt hại do bệnh gây ra.

2.3. Nghiên cứu tương tác virus vật chủ trong bệnh PRRS

Nghiên cứu tương tác virus-vật chủ là rất quan trọng để hiểu rõ cách virus PRRSV tương tác với hệ miễn dịch của lợn. Virus có thể sử dụng nhiều cơ chế khác nhau để trốn tránh hệ miễn dịch và duy trì sự nhiễm trùng. Việc xác định các cơ chế này sẽ giúp chúng ta phát triển các biện pháp tăng cường hệ miễn dịch của lợn và giúp chúng chống lại sự nhiễm trùng.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đặc Tính Sinh Học Phân Tử Virus PRRS

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp hiện đại để phân tích đặc tính sinh học phân tử virus PRRS, bao gồm phân lập virus PRRS, nuôi cấy tế bào, xác định hiệu giá virus (TCID50), nghiên cứu sự nhân lên của virus, RT-PCR, giải trình tự gene và phân tích cây phả hệ. Các phương pháp này cho phép chúng ta xác định cấu trúc gene, mức độ tương đồng giữa các chủng virus, và mối quan hệ tiến hóa giữa chúng. Kết quả phân tích sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc hiểu rõ hơn về sự đa dạng di truyền của virus PRRS và phát triển các biện pháp kiểm soát dịch bệnh hiệu quả hơn.

3.1. Quy trình giải trình tự gen virus và phân tích dữ liệu

Quy trình giải trình tự gen virus bao gồm các bước: tách chiết RNA từ mẫu virus, phiên mã ngược RNA thành cDNA, khuếch đại các đoạn gene mục tiêu bằng PCR, làm sạch sản phẩm PCR, giải trình tự DNA bằng phương pháp Sanger hoặc giải trình tự thế hệ mới (NGS), và phân tích dữ liệu bằng các phần mềm tin sinh học. Phân tích dữ liệu bao gồm việc xác định trình tự nucleotide, so sánh trình tự với các chủng virus khác, và xác định các đột biến hoặc đa hình di truyền.

3.2. Ứng dụng RT PCR trong chẩn đoán và nghiên cứu virus PRRS

RT-PCR (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction) là một kỹ thuật quan trọng trong chẩn đoán và nghiên cứu virus PRRS. Kỹ thuật này cho phép phát hiện và định lượng RNA của virus trong mẫu bệnh phẩm. RT-PCR có độ nhạy và độ đặc hiệu cao, và có thể được sử dụng để chẩn đoán bệnh sớm, theo dõi sự lây lan của virus, và đánh giá hiệu quả của vaccine.

3.3. Phương pháp nuôi cấy tế bào và xác định hiệu giá virus

Phương pháp nuôi cấy tế bào được sử dụng để nhân giống virus trong phòng thí nghiệm. Tế bào Marc-145 thường được sử dụng để nuôi cấy virus PRRS. Hiệu giá virus (TCID50) được xác định bằng cách pha loãng virus và gây nhiễm cho các tế bào nuôi cấy. Hiệu giá virus là nồng độ virus cần thiết để gây nhiễm cho 50% số tế bào nuôi cấy.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Đặc Tính Sinh Học Của KTY PRRS 01 KTY PRRS 02

Nghiên cứu đã xác định được đặc tính sinh học của hai chủng virus PRRS phân lập tại Việt Nam, KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02. Kết quả cho thấy cả hai chủng virus đều có khả năng gây bệnh tích tế bào trên tế bào Marc-145, với KTY-PRRS-02 có độc lực cao hơn KTY-PRRS-01. Cả hai chủng virus đều có khả năng nhân lên nhanh chóng trong tế bào nuôi cấy, với hiệu giá virus đạt đỉnh điểm sau 60-84 giờ gây nhiễm. Nghiên cứu cũng cho thấy cả hai chủng virus đều có khả năng gây miễn dịch cho động vật thí nghiệm.

4.1. Khả năng gây bệnh tích tế bào của KTY PRRS 01 và KTY PRRS 02

Nghiên cứu cho thấy cả hai chủng virus PRRS, KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02, đều có khả năng gây bệnh tích tế bào trên tế bào Marc-145. Bệnh tích tế bào được biểu hiện bằng sự co cụm, phồng to và bong tróc của tế bào. KTY-PRRS-02 có khả năng gây bệnh tích tế bào nhanh hơn và mạnh hơn so với KTY-PRRS-01, cho thấy KTY-PRRS-02 có độc lực cao hơn.

4.2. Đường cong sinh trưởng của virus PRRS trong tế bào nuôi cấy

Nghiên cứu đã xác định được đường cong sinh trưởng của virus PRRS trong tế bào nuôi cấy. Kết quả cho thấy cả hai chủng virus, KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02, đều có khả năng nhân lên nhanh chóng trong tế bào nuôi cấy. Hiệu giá virus đạt đỉnh điểm sau 60-84 giờ gây nhiễm, sau đó giảm dần. Đường cong sinh trưởng của hai chủng virus tương tự nhau, cho thấy chúng có tốc độ nhân lên tương đương.

4.3. Đáp ứng miễn dịch của động vật thí nghiệm với virus PRRS

Nghiên cứu cho thấy cả hai chủng virus PRRS, KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02, đều có khả năng gây miễn dịch cho động vật thí nghiệm. Chuột và thỏ được tiêm chủng với virus đã phát triển kháng thể kháng PRRSV. Kết quả này cho thấy cả hai chủng virus đều có thể được sử dụng để phát triển vaccine phòng bệnh PRRS.

V. Phân Tích Sinh Học Phân Tử Chủng Virus KTY PRRS 01 và KTY PRRS 02

Phân tích sinh học phân tử của hai chủng virus PRRS, KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02, cho thấy chúng có mức độ tương đồng cao về trình tự nucleotide ở gene ORF5 và ORF7. Tuy nhiên, cũng có một số khác biệt nhỏ về trình tự nucleotide và amino acid giữa hai chủng virus và so với các chủng virus tham chiếu. Phân tích cây phả hệ cho thấy cả hai chủng virus thuộc nhóm PRRS type 2 (Bắc Mỹ) và có cùng nhánh với chủng độc lực cao của Trung Quốc.

5.1. So sánh trình tự gene ORF5 và ORF7 giữa các chủng virus

So sánh trình tự gene ORF5 và ORF7 giữa KTY-PRRS-01, KTY-PRRS-02 và các chủng virus tham chiếu cho thấy có sự tương đồng cao, nhưng cũng có một số khác biệt nhỏ. Những khác biệt này có thể ảnh hưởng đến độc lực và khả năng gây miễn dịch của virus. Cần có những nghiên cứu sâu hơn để xác định vai trò của những khác biệt này.

5.2. Xây dựng cây sinh học phân tử của virus PRRS

Cây sinh học phân tử được xây dựng dựa trên trình tự nucleotide của gene ORF5 và ORF7. Cây phả hệ cho thấy KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02 thuộc nhóm PRRS type 2 (Bắc Mỹ) và có cùng nhánh với chủng độc lực cao của Trung Quốc. Điều này cho thấy hai chủng virus này có nguồn gốc từ Bắc Mỹ và có thể có độc lực cao.

5.3. Mức độ tương đồng về amino acid giữa các chủng virus PRRS

Mức độ tương đồng về amino acid giữa KTY-PRRS-01, KTY-PRRS-02 và các chủng virus tham chiếu là khá cao. Tuy nhiên, cũng có một số khác biệt về amino acid ở một số vị trí quan trọng. Những khác biệt này có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của protein, và do đó ảnh hưởng đến độc lực và khả năng gây miễn dịch của virus.

VI. Ứng Dụng Nghiên Cứu Phát Triển Vaccine PRRS Hiệu Quả

Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển vaccine PRRS hiệu quả cho Việt Nam. Việc hiểu rõ đặc tính sinh học và sinh học phân tử của các chủng virus PRRS đang lưu hành tại Việt Nam là rất quan trọng để thiết kế vaccine phù hợp và có khả năng bảo vệ cao. Nghiên cứu này cũng cung cấp thông tin quan trọng cho việc đánh giá hiệu quả của các vaccine hiện có và phát triển các chiến lược kiểm soát dịch bệnh hiệu quả hơn.

6.1. Lựa chọn chủng virus để phát triển vaccine PRRS

Việc lựa chọn chủng virus để phát triển vaccine PRRS là rất quan trọng. Chủng virus được lựa chọn nên có độc lực vừa phải, có khả năng gây miễn dịch tốt, và có trình tự gene tương đồng với các chủng virus đang lưu hành tại Việt Nam. KTY-PRRS-01 và KTY-PRRS-02 có thể là những ứng cử viên tiềm năng để phát triển vaccine.

6.2. Phát triển phương pháp chẩn đoán PRRS nhanh chóng

Phát triển phương pháp chẩn đoán PRRS nhanh chóng là rất quan trọng để kiểm soát dịch bệnh. Các phương pháp chẩn đoán nhanh chóng cho phép phát hiện bệnh sớm và thực hiện các biện pháp kiểm soát kịp thời. RT-PCR là một phương pháp chẩn đoán nhanh chóng và hiệu quả, và có thể được sử dụng để phát hiện virus PRRS trong mẫu bệnh phẩm.

6.3. Kiểm soát dịch bệnh PRRS và giảm thiểu thiệt hại kinh tế

Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu này là kiểm soát dịch bệnh PRRS và giảm thiểu thiệt hại kinh tế cho ngành chăn nuôi lợn. Việc phát triển vaccine hiệu quả, phương pháp chẩn đoán nhanh chóng, và các chiến lược kiểm soát dịch bệnh hiệu quả là rất quan trọng để đạt được mục tiêu này.