Phân Lập, Tuyển Chọn Vi Khuẩn Sợi (Actinobacteria) Từ Hải Miên Vùng Biển Hà Tiên

Nghiên cứu phân lập actinobacteria từ hải miên Hà Tiên và xác định hợp chất kháng vi sinh vật gây bệnh, mở ra tiềm năng ứng dụng trong y học.

• Tác giả: Trần Vũ Phương
• Người hướng dẫn: GS. Cao Ngọc Điệp
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Phân Lập Vi Khuẩn Sợi Từ Hải Miên Vùng Biển Hà Tiên
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Tiên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH
• TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.1.1. Mục tiêu tổng quát
• 1.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Đóng góp mới của luận án
• 1.6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
• 1.6.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Phân loại khoa học và phân bố
• 2.2. Đặc điểm cấu tạo
• 2.3. Đặc điểm sinh sản, sinh trưởng và phát triển của hải miên
• 2.3.1. Sự sinh sản vô tính
• 2.3.2. Sự sinh sản hữu tính
• 2.4. Đa dạng VSV sống cùng với hải miên
• 2.4.1. Vi khuẩn liên kết với hải miên
• 2.4.2. Nấm và tảo liên kết với hải miên
• 2.4.3. VKS liên kết với hải miên
• 2.4.4. Cổ vi khuẩn (Archaea) liên kết với hải miên
• 2.5. Vi khuẩn sợi (xạ khuẩn) (Actinobacteria)
• 2.5.1. Phân bố của VKS trong tự nhiên
• 2.5.2. Đặc điểm sinh học của VKS
• 2.5.3. Sự hình thành của bào tử VKS
• 2.5.4. Các phương pháp nuôi cấy để thu nhận kháng sinh ở VKS
• 2.6. Các hợp chất có hoạt tính sinh học từ VKS
• 2.6.1. Khái quát về các con đường sinh tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học
• 2.6.2. Phân loại các kháng sinh từ VKS
• 2.6.3. Những hợp chất có hoạt tính sinh học hình thành từ VKS
• 2.6.4. Một số nhóm chất có hoạt tính kháng khuẩn tiêu biểu từ VKS Streptomyces sp. có nguồn gốc từ biển
• 2.7. Một số VSV gây bệnh
• 2.7.1. Vi khuẩn Bacillus cereus
• 2.7.2. Vi khuẩn Staphylococcus aureus
• 2.7.3. Vi khuẩn Escherichia coli
• 2.7.4. Vi khuẩn Salmonella
• 2.7.5. Nấm Candida albicans
• 2.8. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 3.2. Phương tiện nghiên cứu
• 3.2.1. Nguyên vật liệu
• 3.2.2. Thiết bị - dụng cụ
• 3.2.3. Hóa chất - môi trường
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Thu thập và xử lý mẫu
• 3.3.2. Phân lập và nuôi cấy VKS
• 3.3.2.1. Mục tiêu thí nghiệm
• 3.3.2.2. Sơ đồ quy trình phân lập VKS từ hải miên
• 3.3.2.3. Các bước tiến hành thí nghiệm
• 3.4. Các chỉ tiêu theo dõi
• 3.5. Đánh giá khả năng kháng khuẩn
• 3.5.1. Mục tiêu thí nghiệm
• 3.5.2. Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn
• 3.5.3. Các bước tiến hành thí nghiệm
• 3.5.4. Chỉ tiêu theo dõi
• 3.6. Phân tích kết quả
• 3.7. Nhận diện VKS bằng phương pháp sinh học phân tử
• 3.7.1. Mục tiêu thí nghiệm
• 3.7.2. Các bước tiến hành thí nghiệm
• 3.7.3. Phân tích kết quả
• 3.8. Khuếch đại gen mã hóa PKS-I, PKS-II, NRPS
• 3.8.1. Mục tiêu thí nghiệm
• 3.8.2. Các bước tiến hành thí nghiệm
• 3.8.3. Phân tích kết quả
• 3.9. Xác định các hợp chất có hoạt tính sinh học được sản xuất từ VKS tiềm năng được tuyển chọn
• 3.9.1. Mục tiêu thí nghiệm
• 3.9.2. Chuẩn bị dịch nuôi cấy VKS
• 3.9.3. Chiết tách các chất từ dịch nuôi cấy VKS với ethyl acetate
• 3.9.4. Phương pháp sắc ký cột
• 3.9.5. Xác định cấu trúc hóa học bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
• 3.9.6. Xác định các hợp chất có hoạt tính sinh học bằng phương pháp sắc ký ghép khối phổ (GC -MS)
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Các dòng VKS phân lập được từ hải miên
• 4.1.1. Số lượng, nguồn gốc các dòng VKS phân lập được
• 4.1.2. Đặc điểm các dòng VKS phân lập được
• 4.1.2.1. Đặc điểm khuẩn lạc của các dòng VKS phân lập được
• 4.1.2.2. Đặc điểm tế bào của các dòng VKS phân lập được
• 4.2. Khả năng kháng khuẩn của các dòng VKS phân lập được
• 4.3. Tuyển chọn và định danh các dòng VKS phân lập được
• 4.4. Nhận diện các gen PKS-I, PKS-II và NRPS ở các dòng VKS
• 4.5. Chất kháng khuẩn được sinh ra từ VKS
• 4.5.1. Chất kháng khuẩn từ S
• 4.5.1.1. Kết quả phân tích cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
• 4.5.1.2. Kết quả phân tích sắc ký ghép khối phổ (GC-MS)
• 4.5.2. Chất kháng khuẩn từ M
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Một số hình của thí nghiệm
• 1. Hình ảnh thu mẫu hải miên
• 2. Hình một số mẫu hải miên thu tại các địa điểm
• Phụ lục 2: Ký hiệu, nguồn gốc các dòng VKS phân lập
• Phụ lục 3: Đặc điểm khuẩn lạc và đặc điểm tế bào của các dòng VKS
• Phụ lục 4: Kết quả đo vòng kháng khuẩn của các dòng VKS đối với các VSV thử nghiệm (mm)
• Phụ lục 5: Kết quả định danh 23 VKS tuyển chọn
• 5.1. Phổ điện di trên gel agarose của sản phẩm PCR sử dụng cặp ix mồi SC-Act-0235-aS-20 và SC-Act-0878-aA-19 của 23 dòng VKS tuyển chọn
• 5.2. Trình tự đoạn gen và kết quả so sánh với dữ liệu ngân hàng gen của 23 dòng VKS được tuyển chọn
• 5.3. Kết quả định danh của 23 dòng VKS tuyển chọn
• Phụ lục 6: Kết quả khảo sát sự hiện diện các gen PKS-I, PKS-II và NRPS ở 23 dòng VKS tuyển chọn
• 6.1. Phổ điện di trên gel agarose của sản phẩm PCR sử dụng cặp mồi A3F/A7R nhân bản cho gen NRPS (700–800 bp) của 23 dòng VKS tuyển chọn
• 6.2. Phổ điện di trên gel agarose của sản phẩm PCR sử dụng cặp mồi K1F/M6R nhân bản cho gen PKS-I (1.400 bp) của 23 dòng VKS tuyển chọn
• 6.3. Phổ điện di trên gel agarose của sản phẩm PCR sử dụng cặp mồi KSαF/KSαR nhân bản cho gen PKS-II (600 bp) của 23 dòng VKS tuyển chọn
• Phụ lục 7: Kết quả phân tích cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) của chất được tinh sạnh từ S
• 7.1. Phổ MS của hợp chất ND1.7a
• 7.2. Phổ proton của hợp chất ND1.7a
• 7.3. Phổ carbon 13 của hợp chất ND1.7a
• 7.4. Phổ DEPT của hợp chất ND1.7a
• 7.5. Phổ HSQC của hợp chất ND1.7a
• 7.6. Phổ HMBC của hợp chất ND1.7a
• Phụ lục 8 : Kết quả phân tích sắc ký ghép khối phổ (GC -MS) các chất chiết xuất từ dòng VKS S
• 8.1. Phổ GC-MS các chất chiết xuất từ dòng VKS S.7a phân đoạn hexane -acetone
• 8.2. Phổ MS hợp chất 2 -Pentanone, 4-hydroxy-4-methyl ở phút 4,64
• 8.3. Phổ MS hợp chất cyclohexasiloxane, dodecamethyl ở phút 13,15
• 8.4. Phổ MS hợp chất cycloheptasiloxane, tetradecamethyl ở phút
• 8.5. Phổ GC-MS các chất chiết xuất từ dòng VKS S.7a phân đoạn acetone -methanol
• 8.6. Phổ MS hợp chất oxime-, methoxy-phenyl ở phút 5,09
• 8.7. Phổ MS hợp chất hexanedioic acid, bis(2-ethylhexyl) ester ở phút 30,82
• 8.8. Phổ MS hợp chất diisooctyl phthalate ở phút 33,07
• Phụ lục 9 : Kết quả phân tích sắc ký ghép khối phổ (GC -MS) các chất chiết xuất từ dòng VKS M
• 9.1. Phổ GC-MS các chất chiết xuất từ dòng VKS M
• 9.2. Phổ GC-MS các chất chiết xuất từ dòng VKS M
• 9.3. Phổ GC-MS các chất chiết xuất từ dòng VKS M
• 9.4. Phổ GC-MS của dung môi acetone
• 9.5. Bảng tổng hợp kết quả giải phổ GC-MS các chất chiết xuất từ dòng VKS M
• Phụ lục 10: Kết quả phân tích thống kê
• 10.1. Kết quả phân tích thống kê khả năng kháng của các dòng VKS phân lập với các VSV thử nghiệm
• 10.2. Kết quả phân tích thống kê khả năng kháng của 23 dòng VKS được tuyển chọn với các VSV thử nghiệm

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Phân Lập Vi Khuẩn Sợi Từ Hải Miên

Nghiên cứu phân lập vi khuẩn sợi từ hải miên vùng biển Hà Tiên là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ sinh học. Hải miên không chỉ là một phần của hệ sinh thái biển mà còn là nguồn tài nguyên quý giá cho việc tìm kiếm các hợp chất sinh học mới. Vi khuẩn sợi (Actinobacteria) từ hải miên có khả năng sản xuất các hợp chất kháng vi sinh vật, mở ra cơ hội cho việc phát triển dược phẩm mới.

1.1. Đặc Điểm Sinh Thái Của Hải Miên Tại Vùng Biển Hà Tiên

Hải miên tại vùng biển Hà Tiên có sự đa dạng sinh học phong phú. Môi trường biển nơi đây cung cấp điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của vi khuẩn sợi. Các yếu tố như nhiệt độ, độ mặn và ánh sáng ảnh hưởng đến sự phát triển của các loài vi khuẩn này.

1.2. Vai Trò Của Vi Khuẩn Sợi Trong Hệ Sinh Thái Biển

Vi khuẩn sợi đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ và tái chế dinh dưỡng trong hệ sinh thái biển. Chúng cũng có khả năng sản xuất các hợp chất kháng khuẩn, giúp bảo vệ hải miên khỏi các tác nhân gây bệnh.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Phân Lập Vi Khuẩn Sợi

Mặc dù nghiên cứu phân lập vi khuẩn sợi từ hải miên mang lại nhiều tiềm năng, nhưng cũng gặp phải nhiều thách thức. Việc xác định và phân lập các dòng vi khuẩn có khả năng kháng vi sinh vật là một nhiệm vụ không dễ dàng.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Phân Lập Các Dòng Vi Khuẩn

Quá trình phân lập vi khuẩn sợi từ hải miên thường gặp khó khăn do sự đa dạng và sự cạnh tranh giữa các loài vi khuẩn. Việc sử dụng các phương pháp nuôi cấy phù hợp là rất cần thiết để thu được các dòng vi khuẩn mong muốn.

2.2. Vấn Đề Về Đánh Giá Khả Năng Kháng Vi Sinh Vật

Đánh giá khả năng kháng vi sinh vật của các dòng vi khuẩn sợi là một thách thức lớn. Cần có các phương pháp thử nghiệm chính xác để xác định mức độ kháng của từng dòng vi khuẩn đối với các vi sinh vật gây bệnh.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Phân Lập Vi Khuẩn Sợi Từ Hải Miên

Nghiên cứu phân lập vi khuẩn sợi từ hải miên sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả. Các phương pháp này bao gồm thu thập mẫu, nuôi cấy và phân tích gen.

3.1. Quy Trình Thu Thập Mẫu Hải Miên

Quy trình thu thập mẫu hải miên được thực hiện tại các địa điểm khác nhau trong vùng biển Hà Tiên. Mẫu được bảo quản và vận chuyển về phòng thí nghiệm để phân lập vi khuẩn.

3.2. Phương Pháp Nuôi Cấy Vi Khuẩn Sợi

Các mẫu hải miên được nuôi cấy trên môi trường thích hợp để phân lập vi khuẩn sợi. Sử dụng các môi trường nuôi cấy đặc biệt giúp tối ưu hóa sự phát triển của các dòng vi khuẩn mong muốn.

3.3. Phân Tích Gen Để Định Danh Vi Khuẩn

Phân tích gen là bước quan trọng trong việc định danh các dòng vi khuẩn sợi. Phương pháp giải trình tự gen giúp xác định các loài vi khuẩn và khả năng sản xuất hợp chất sinh học của chúng.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu đã phân lập được nhiều dòng vi khuẩn sợi có khả năng kháng vi sinh vật. Những dòng vi khuẩn này có tiềm năng ứng dụng trong y học và công nghiệp dược phẩm.

4.1. Các Dòng Vi Khuẩn Sợi Được Phân Lập

Nghiên cứu đã phân lập được 198 dòng vi khuẩn sợi từ hải miên, trong đó có 130 dòng có khả năng kháng lại ít nhất một trong năm loài vi sinh vật được thử nghiệm.

4.2. Hợp Chất Sinh Học Kháng Vi Sinh Vật

Các dòng vi khuẩn sợi được phân lập đã sản xuất nhiều hợp chất sinh học có hoạt tính kháng vi sinh vật. Những hợp chất này có thể được phát triển thành các loại thuốc mới.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu Vi Khuẩn Sợi

Nghiên cứu phân lập vi khuẩn sợi từ hải miên vùng biển Hà Tiên mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm sinh học mới. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho y học và bảo vệ sức khỏe con người.

5.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Vi Khuẩn Sợi

Nghiên cứu vi khuẩn sợi từ hải miên không chỉ giúp hiểu rõ hơn về hệ sinh thái biển mà còn cung cấp nguồn tài nguyên quý giá cho ngành dược phẩm.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Trong Tương Lai

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc khai thác và phát triển các hợp chất sinh học từ vi khuẩn sợi, nhằm tìm ra các loại thuốc mới có hiệu quả cao trong điều trị bệnh.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Tình trạng vi khuẩn gây bệnh kháng kháng sinh ngày càng gia tăng đang đặt ra thách thức lớn đối với y học hiện đại và sức khỏe cộng đồng. Phần lớn các kháng sinh thương mại hiện nay có nguồn gốc từ vi khuẩn sợi (Actinobacteria), đặc biệt là chi Streptomyces phân lập từ đất. Tuy nhiên, việc tái phát hiện các hợp chất cũ từ nguồn đất cạn ngày càng phổ biến, dẫn đến sự suy giảm tỷ lệ tìm thấy các cấu trúc phân tử mới. Hải miên (Sponges) là nhóm động vật không xương sống cổ xưa sở hữu hệ vi sinh vật cộng sinh phong phú, chiếm tới 40–50% sinh khối cơ thể. Nhóm vi khuẩn sợi sống cộng sinh với hải miên biển sinh tổng hợp nhiều chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học để bảo vệ vật chủ và cạnh tranh sinh thái. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về vi khuẩn sợi cộng sinh trong hải miên biển còn hạn chế, chủ yếu tập trung tại một số vùng biển miền Trung, trong khi khu vực biển Tây Nam như Hà Tiên chưa được khảo sát hệ thống. Luận án tiến sĩ chuyên ngành Công nghệ sinh học của nghiên cứu sinh Trần Vũ Phương (thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS. Cao Ngọc Điệp và PGS. Ngô Thị Phương Dung tại Trường Đại học Cần Thơ, năm 2022) tập trung giải quyết khoảng trống nghiên cứu này.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể như sau:

1. Mục tiêu tổng quát: Phân lập và tuyển chọn được những dòng vi khuẩn sợi từ hải miên vùng biển Hà Tiên có khả năng sản xuất ra các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn cao, xác định cấu trúc các hợp chất sinh học nhằm tạo nguồn vật liệu cho nghiên cứu dược phẩm.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Phân lập các dòng vi khuẩn sợi từ các mẫu hải miên thu thập tại vùng biển Hà Tiên; đánh giá khả năng kháng của các dòng phân lập đối với 5 chủng vi sinh vật thử nghiệm (Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Escherichia coli, Candida albicans).
   • Tuyển chọn và định danh các dòng vi khuẩn sợi có hoạt tính kháng khuẩn cao bằng kỹ thuật sinh học phân tử (giải trình tự gen 16S rDNA); đánh giá quan hệ di truyền; khảo sát sự hiện diện của các gen chỉ thị sinh tổng hợp hợp chất chuyển hóa thứ cấp gồm PKS-I, PKS-II và NRPS.
   • Tuyển chọn các dòng vi khuẩn sợi tiềm năng nhất, tiến hành lên men thu sinh khối, chiết xuất, tinh sạch và xác định thành phần hóa học của các hợp chất có hoạt tính sinh học bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS).

Đối tượng nghiên cứu: Các dòng vi khuẩn sợi (Actinobacteria) phân lập từ các mẫu hải miên thu thập tại các điểm đảo và vùng nước ven biển Hà Tiên.

Phạm vi nghiên cứu:

• Phạm vi không gian: Vùng biển Hà Tiên (thuộc tỉnh Kiên Giang), khu vực tiếp cận Vịnh Thái Lan.
• Phạm vi nội dung: Khảo sát hình thái, đặc điểm nuôi cấy, hoạt tính kháng 5 loài vi sinh vật gây bệnh kiểm định, phân loại phân tử dựa trên gen 16S rDNA, phát hiện gen PKS-I, PKS-II, NRPS, và phân tích thành phần hóa học các chất kháng khuẩn sinh ra từ hai dòng vi khuẩn sợi tiêu biểu.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về cấu tạo hải miên, hệ vi sinh vật cộng sinh, đặc điểm sinh học của vi khuẩn sợi và các hợp chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học:

1. Đa dạng vi sinh vật cộng sinh trong hải miên: Hải miên thuộc ngành Porifera với 4 lớp chính gồm Hexactinellida, Calcarea, Demospongiae và Homoscleromorpha (Hooper & van Soest, 2002; Kriska, 2013). Hệ thống dẫn nước (aquiferous system) trong lớp mesohyl chứa mật độ vi khuẩn từ $10^8$ đến $10^{10}$ tế bào/gam trọng lượng tươi (Vacelet & Donadey, 1977; Hentschel et al., 2006). Hơn 25 ngành vi khuẩn đã được phát hiện trong hải miên, gồm Proteobacteria, Actinobacteria, Cyanobacteria, Chloroflexi, Acidobacteria, Poribacteria (Taylor et al., 2007; Schmitt et al., 2012). Riyanti et al. (2020) phân lập 835 dòng vi khuẩn từ hải miên thuộc 12 chi, trong đó Bacillus chiếm 66,7%. Nấm cộng sinh thuộc Ascomycota và Basidiomycota cũng sản sinh nhiều chất có hoạt tính (Kohlmeyer, 1975; Holler et al., 2000; Baker et al., 2009). Cổ vi khuẩn (Archaea) thuộc nhóm Euryarchaeota và Crenarchaeota cũng hiện diện phổ biến (Holmes & Blanch, 2007; Karner et al., 2001).

2. Vi khuẩn sợi từ biển và các chất có hoạt tính sinh học: Vi khuẩn sợi biển thích nghi với nồng độ muối cao, có tỷ lệ G+C trong DNA vượt trên 70% (Jensen et al., 2005; Barka et al., 2016). Các nghiên cứu của Li et al. (2006), Zheng et al. (2000), Liu et al. (2019) chứng minh các chi Streptomyces, Microbacterium, Pseudonocardia, Nocardia, Rhodococcus hiện diện phong phú trong các loài hải miên như Craniella australiensis, Halichondria rugosa, Stelletta tenuis. Hàng loạt hợp chất thứ cấp từ vi khuẩn sợi biển đã được phát hiện:

   • Subramani & Aalbersberg (2012) tổng hợp các hợp chất mới như Salinosporamide A (Salinispora tropica), Chinikomycins, Glaciapyrroles, Caboxamycin, Daryamides, Piericidins, Proximicins từ các chi Streptomyces, Thermoactinomyces, Actinomadura.
   • Manivasagan et al. (2014) ghi nhận các kháng sinh tiêu biểu: Abyssomicin C (Verrucosispora), Bonactin (Streptomyces sp. BD21-2), Chlorinated dihydroquinones (Streptomyces sp.), Diazepinomicin (Micromonospora), Frigocyclinone (Streptomyces griseus NTK97), Essramycin, Lynamicins (Marinispora sp.), Marinopyrroles (Streptomyces sp.), Tirandamycin C, Shandrananimycin A (Actinomadura sp.), Arenicolide A (Salinispora arenicola CNR-005), Salinipyrones, Pacificanones (Salinispora pacifica CNS-237), Arenamides A (Salinispora arenicola CNT-088), Mansouramycin C, Usabamycins, Salinamides A–B (Streptomyces sp. CNB-091).

3. Nghiên cứu trong nước và vị trí của luận án: Tại Việt Nam, công trình công bố về vi khuẩn sợi cộng sinh hải miên còn rất ít; Phạm Việt Cường et al. (2014) đã phân lập và tuyển chọn được 11 chủng xạ khuẩn đối kháng vi khuẩn gây bệnh từ hải miên vùng biển Hải Vân – Sơn Chà. Luận án của nghiên cứu sinh Trần Vũ Phương là công trình nghiên cứu hệ thống đầu tiên về vi khuẩn sợi cộng sinh trong hải miên tại vùng biển Hà Tiên, khảo sát đồng thời từ phân lập, sàng lọc kháng khuẩn, chỉ thị gen PKS/NRPS đến xác định bản chất hóa học các chất chiết xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

• Cơ chế sinh tổng hợp chất chuyển hóa thứ cấp: Quá trình chuyển hóa thứ cấp ở vi khuẩn sợi diễn ra qua các con đường chính (Harir et al., 2018): con đường polyketide synthase (PKS gồm PKS-I và PKS-II), con đường nonribosomal peptide synthetase (NRPS), con đường lai PKS/NRPS, con đường shikimate, tổng hợp $\beta$-lactam và carbohydrate. Các cụm gen PKS và NRPS đóng vai trò làm chỉ thị phân tử cho tiềm năng sinh tổng hợp kháng sinh và các hợp chất chuyển hóa thứ cấp mạch vòng hoặc mạch thẳng.
• Phân loại cấu trúc kháng sinh: Hệ thống phân loại kháng sinh từ vi khuẩn sợi của Sezaki & Miyadoh (2002) chia thành 12 nhóm chính ($\beta$-lactam, aminoglycoside, macrolide, polyene macrolide, macrocyclic lactone khác, peptide/amino acid, glycopeptide, tetracycline, quinone/anthracycline, ansamycin, nucleoside, polyether). Thành tế bào vi khuẩn sợi được phân loại dựa theo dạng đồng phân acid diaminopimelic (DAP) và thành phần đường theo Dũng et al. (2010).

Phương pháp nghiên cứu

• Thu thập và xử lý mẫu: Mẫu hải miên được thu thập tại các điểm thuộc vùng biển Hà Tiên, bảo quản lạnh vô trùng, rửa sạch bề mặt bằng nước biển khử trùng, nghiền đồng nhất mẫu mô bên trong để phân lập.
• Phân lập và nuôi cấy vi khuẩn sợi: Sử dụng môi trường Starch Casein Agar (SCA) bổ sung muối khoáng mô phỏng nước biển, kết hợp kháng sinh ức chế vi khuẩn thông thường và nấm. Nuôi ủ ở nhiệt độ phòng ($28\text{--}30^\circ\text{C}$) trong 7–14 ngày. Bảo quản chủng trên môi trường thạch nghiêng và dịch giữ giống.
• Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn: Sử dụng phương pháp khuếch tán giếng thạch hoặc cấy chấm trên môi trường Mueller-Hinton Agar (MHA) và Luria Bertani (LB) đối với 5 chủng vi sinh vật kiểm định: Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Escherichia coli và nấm men Candida albicans. Đường kính vòng kháng khuẩn (mm) được đo và phân cấp mức độ theo quy ước của Galindo (2004).
• Nhận diện bằng sinh học phân tử (16S rDNA): Tách chiết DNA tổng số bằng phương pháp CTAB/lysozyme/proteinase K. Khuếch đại đoạn gen 16S rDNA bằng phản ứng PCR sử dụng cặp mồi chuyên biệt cho Actinobacteria: SC-Act-0235-aS-20 và SC-Act-0878-aA-19. Giải trình tự sản phẩm PCR, xử lý chuỗi và so sánh độ tương đồng bằng công cụ BLAST trên cơ sở dữ liệu NCBI GenBank, xây dựng cây phát sinh loài.
• Khảo sát gen sinh tổng hợp PKS và NRPS: Khuếch đại các đoạn gen chức năng bằng phản ứng PCR với các cặp mồi chuyên biệt:
  • Cặp mồi K1F/M6R khuếch đại gen PKS-I (kích thước sản phẩm khoảng $1.400\text{ bp}$).
  • Cặp mồi KS\alpha F/KS\alpha R khuếch đại gen PKS-II (kích thước sản phẩm khoảng $600\text{ bp}$).
  • Cặp mồi A3F/A7R khuếch đại gen NRPS (kích thước sản phẩm khoảng $700\text{--}800\text{ bp}$).
• Lên men, chiết tách và xác định hợp chất sinh học:
  • Nuôi cấy lỏng lắc hai dòng vi khuẩn sợi tiềm năng nhất (Streptomyces tateyamensis ND1.7a và Microbacterium tumbae ND2.7c) trong môi trường dinh dưỡng tối ưu ở $28\text{--}30^\circ\text{C}$, khuấy đảo 150 vòng/phút.
  • Tách sinh khối tế bào, thu dịch nuôi cấy, chiết phân đoạn bằng dung môi ethyl acetate. Cô quay chân không thu cao chiết thô.
  • Phân tách phân đoạn bằng sắc ký cột silica gel với các hệ dung môi có độ phân cực tăng dần (hexane - acetone, acetone - methanol).
  • Xác định cấu trúc hóa học bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, DEPT, HSQC, HMBC) và sắc ký khí ghép khối phổ GC-MS dựa trên thư viện phổ chuẩn NIST.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu tìm kiếm các hoạt chất kháng sinh mới để đối phó với hiện tượng vi khuẩn kháng thuốc. Đặt vấn đề nhấn mạnh tiềm năng của vi khuẩn sợi sống cộng sinh trong hải miên biển Hà Tiên. Chương 1 xác định rõ mục tiêu tổng quát, 3 mục tiêu cụ thể, đối tượng nghiên cứu (vi khuẩn sợi từ hải miên Hà Tiên), phạm vi nghiên cứu (kháng 5 loài vi sinh vật chỉ thị, định danh phân tử, phát hiện cụm gen PKS/NRPS, chiết xuất hợp chất), 5 nội dung nghiên cứu thực hiện, 4 đóng góp mới của luận án cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong nghiên cứu công nghệ sinh học dược liệu biển.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương tổng quan tài liệu gồm 5 tiểu mục lớn:

• Phân loại học, đặc điểm hình thái, cấu trúc mô xốp, hệ thống lọc nước và đặc điểm sinh sản vô tính (nảy chồi, tạo mầm trong), sinh sản hữu tính của hải miên.
• Thành phần đa dạng sinh học của các nhóm vi sinh vật liên kết với hải miên bao gồm vi khuẩn (Proteobacteria, Cyanobacteria, Actinobacteria...), vi nấm (Ascomycota, Basidiomycota), vi tảo và cổ vi khuẩn (Archaea).
• Đặc điểm sinh học, cấu trúc thành tế bào (phân loại 4 nhóm theo DAP), sự hình thành chuỗi bào tử, cuống sinh bào tử và các yếu tố môi trường (nhiệt độ $28\text{--}30^\circ\text{C}$, pH trung tính, độ thông khí) ảnh hưởng đến sinh tổng hợp kháng sinh ở vi khuẩn sợi.
• Tổng quan các con đường chuyển hóa thứ cấp (PKS, NRPS, shikimate, peptide), hệ thống phân loại 12 nhóm kháng sinh theo Sezaki & Miyadoh (2002), bảng tổng hợp 28 hợp chất thứ cấp từ vi khuẩn sợi biển (Subramani & Aalbersberg, 2012) và cấu trúc phân tử của hơn 50 hợp chất kháng sinh, chống ung thư, kháng viêm do Manivasagan et al. (2014) tổng hợp.
• Đặc tính gây bệnh của 5 chủng vi sinh vật kiểm định (B. cereus, S. aureus, E. coli, Salmonella, C. albicans) và tình hình nghiên cứu vi khuẩn sợi hải miên trên thế giới và tại Việt Nam.

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 mô tả chi tiết địa điểm, thời gian thu mẫu tại vùng biển Hà Tiên; danh mục hóa chất, môi trường nuôi cấy (SCA, LB, MHA), thiết bị phân tích; quy trình 5 bước thực nghiệm:

1. Thu mẫu hải miên, xử lý bề mặt và phân lập vi khuẩn sợi trên môi trường SCA.
2. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn đối với 5 loài vi sinh vật kiểm định theo thang đo đường kính vòng kháng khuẩn của Galindo (2004).
3. Định danh phân tử bằng PCR khuếch đại gen 16S rDNA với cặp mồi SC-Act-0235-aS-20 và SC-Act-0878-aA-19, giải trình tự và phân tích BLAST/phát sinh loài.
4. Phát hiện gen chức năng PKS-I (mồi K1F/M6R, sản phẩm $1.400\text{ bp}$), PKS-II (mồi KS\alpha F/KS\alpha R, sản phẩm $600\text{ bp}$) và NRPS (mồi A3F/A7R, sản phẩm $700\text{--}800\text{ bp}$).
5. Quy trình lên men lỏng, chiết cao ethyl acetate, tách phân đoạn sắc ký cột, phân tích cấu trúc bằng phổ NMR ($^1\text{H}$, $^{13}\text{C}$, DEPT, HSQC, HMBC) và chương trình nhiệt phân tích GC-MS.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương kết quả và thảo luận trình bày toàn bộ số liệu thu được qua các giai đoạn nghiên cứu:

Chỉ tiêu nghiên cứu	Kết quả chi tiết thu được
Tổng số dòng VKS phân lập	198 dòng từ các mẫu hải miên vùng biển Hà Tiên
Đặc điểm hình thái khuẩn lạc & tế bào	Khuẩn lạc khô ráp, có bột phấn/nhung tơ, màu sắc đa dạng (trắng, xám, vàng, hồng, nâu); tế bào Gram dương, dạng sợi phân nhánh
Số dòng có hoạt tính kháng $\ge 1$ loài VSV	130 / 198 dòng (chiếm tỷ lệ 65,66%)
Kháng Bacillus cereus	82 dòng
Kháng Salmonella typhimurium	73 dòng
Kháng Candida albicans	42 dòng
Kháng Escherichia coli	39 dòng
Kháng Staphylococcus aureus	22 dòng
Số dòng VKS tuyển chọn đa kháng ($\ge 2$ loài)	23 dòng (hoạt tính từ mức độ trung bình đến mạnh)
Thành phần phân loại 23 dòng tuyển chọn	4 họ: Actinomycetaceae (Streptomyces: 15 dòng), Microbacteriaceae (Microbacterium tumbae: 2 dòng), Nocardiaceae (Rhodococcus: 5 dòng), Gordoniaceae (Gordonia bronchialis: 1 dòng)
Tỷ lệ hiện diện gen PKS-I	16 / 23 dòng (tương ứng 69,6%)
Tỷ lệ hiện diện gen PKS-II	14 / 23 dòng (tương ứng 60,9%)
Tỷ lệ hiện diện gen NRPS	11 / 23 dòng (tương ứng 47,8%)
Hai dòng tiềm năng nhất được chọn phân tích hóa học	Streptomyces tateyamensis ND1.7a và Microbacterium tumbae ND2.7c

Kết quả xác định các hợp chất sinh học:

• Từ dòng Streptomyces tateyamensis ND1.7a: Tinh sạch và giải phổ NMR xác định được hợp chất Thymine ($C_5H_6N_2O_2$). Phân tích GC-MS các phân đoạn chiết xuất (hexane - acetone và acetone - methanol) xác định thêm 6 hợp chất:
  1. 2-Pentanone, 4-hydroxy-4-methyl
  2. Cyclohexasiloxane, dodecamethyl
  3. Cycloheptasiloxane, tetradecamethyl
  4. Oxime-, methoxy-phenyl
  5. Hexanedioic acid, bis(2-ethylhexyl) ester
  6. Diisooctyl phthalate
• Từ dòng Microbacterium tumbae ND2.7c: Phân tích GC-MS dịch chiết ethyl acetate xác định được 11 hợp chất:
  1. Cyclopentasiloxane, decamethyl-
  2. Tetrasiloxane, 3,5-diethoxy-1,1,1,7,7,7-hexamethyl-3,5-bis(trimethylsiloxy)
  3. 1-Dodecene
  4. 3-Isopropoxy-1,1,1,7,7,7-hexamethyl-3,5,5-tris(trimethylsiloxy) tetrasiloxane
  5. 3,5-Di-t-butylphenol
  6. Phthalic acid
  7. 3,4-Dihydroxymandelic acid 4TMS
  8. 1,6-Dioxacyclododecane-7,12-dione
  9. 2-Propyl-1-pentanol
  10. 2-(2’,4’,4’,6’,6’,8’,8’-heptamethyltetrasiloxan-2’yloxy)-2,4,4,6,6,8,8,10,10-nonamethylcyclopentasiloxane
  11. Phthalic acid monoethyl ester

Chương 5: Kết luận và đề xuất

Chương 5 tóm tắt 4 kết luận chính về số lượng phân lập (198 dòng), hoạt tính kháng khuẩn (130 dòng có hoạt tính, 23 dòng đa kháng), cơ cấu phân loại phân tử (4 họ, ưu thế chi Streptomyces) và thành phần các hợp chất chuyển hóa thứ cấp kháng vi sinh vật đã được định danh từ hai chủng S. tateyamensis ND1.7a và M. tumbae ND2.7c. Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo về tối ưu hóa điều kiện lên men quy mô lớn và thử nghiệm hoạt tính sinh học trên các mô hình tế bào và in vivo.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

1. Cung cấp dẫn liệu khoa học đầu tiên một cách toàn diện về thành phần loài và sự phân bố của vi khuẩn sợi sống cộng sinh trong các loài hải miên tại vùng biển Hà Tiên.
2. Chứng minh mối liên hệ giữa sự hiện diện của các cụm gen chức năng PKS-I (69,6%), PKS-II (60,9%) và NRPS (47,8%) với khả năng tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính ức chế vi sinh vật gây bệnh ở các chủng xạ khuẩn biển.
3. Xác định được cấu trúc hóa học và thành phần các chất có hoạt tính sinh học sinh ra bởi hai chủng vi khuẩn sợi biển Streptomyces tateyamensis ND1.7a (7 hợp chất) và Microbacterium tumbae ND2.7c (11 hợp chất).

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và ứng dụng

1. Thiết lập được tập hợp 198 dòng vi khuẩn sợi từ hải miên Hà Tiên, trong đó lưu giữ 23 dòng vi khuẩn sợi đa kháng có hoạt tính sinh học cao thuộc 4 họ (Actinomycetaceae, Microbacteriaceae, Nocardiaceae, Gordoniaceae).
2. Tạo nguồn vật liệu vi sinh vật biển giá trị phục vụ công tác nghiên cứu chiết xuất, tinh sạch kháng sinh tự nhiên và phát triển các chế phẩm sinh học ứng dụng trong y dược học, nuôi trồng thủy sản và chăn nuôi.

Kiến nghị và đề xuất

• Tiếp tục nghiên cứu mở rộng quy trình nuôi cấy lên men bán công nghiệp để nâng cao hiệu suất thu nhận các hợp chất có hoạt tính từ hai chủng Streptomyces tateyamensis ND1.7a và Microbacterium tumbae ND2.7c.
• Thử nghiệm sâu hơn phổ hoạt tính sinh học của các phân đoạn tinh sạch đối với các chủng vi khuẩn đa kháng thuốc lâm sàng và các dòng tế bào ung thư.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Luận án giới hạn phạm vi khảo sát hoạt tính kháng khuẩn trên 5 chủng vi sinh vật chỉ thị tiêu chuẩn (B. cereus, S. aureus, S. typhimurium, E. coli, C. albicans); các hợp chất sinh học mới chỉ được xác định thành phần và cấu trúc hóa học thông qua phân tích phổ NMR và GC-MS từ hai dòng vi khuẩn sợi tiềm năng nhất trong điều kiện phòng thí nghiệm.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Khảo sát thêm các chủng vi sinh vật gây bệnh trên động vật thủy sản; tối ưu hóa các thông số môi trường lên men nhằm gia tăng sinh khối và hàm lượng chất thứ cấp; đánh giá độc tính tế bào và cơ chế phân tử tác động của các hợp chất tinh sạch.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

• Nghiên cứu sinh và học viên sau đại học: Cung cấp quy trình thực nghiệm chuẩn từ phân lập vi sinh vật biển đặc thù, kỹ thuật PCR phát hiện gen sinh tổng hợp PKS/NRPS, đến quy trình sắc ký cột, phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, DEPT, HSQC, HMBC) và GC-MS.
• Giảng viên và nhà nghiên cứu chuyên ngành Công nghệ sinh học, Hóa hợp chất thiên nhiên, Vi sinh học biển: Bổ sung dữ liệu về hệ vi sinh vật cộng sinh hải miên vùng biển Tây Nam Việt Nam và nguồn tài nguyên trao đổi chất thứ cấp từ vi khuẩn sợi.
• Các đơn vị nghiên cứu dược phẩm và sản xuất chế phẩm sinh học: Cung cấp các chủng giống tiềm năng (S. tateyamensis ND1.7a, M. tumbae ND2.7c) và danh mục các hoạt chất có tiềm năng kháng nấm và kháng khuẩn.

Câu hỏi thường gặp

1. Số lượng dòng vi khuẩn sợi phân lập được từ hải miên vùng biển Hà Tiên là bao nhiêu và tỷ lệ có hoạt tính kháng khuẩn ra sao? Luận án đã phân lập được 198 dòng vi khuẩn sợi từ các mẫu hải miên tại Hà Tiên. Trong đó, 130 dòng (chiếm 65,66%) có khả năng ức chế sinh trưởng của ít nhất một trong năm loài vi sinh vật thử nghiệm.

2. Thứ tự phổ kháng của các dòng vi khuẩn sợi đối với 5 loài vi sinh vật kiểm định được ghi nhận như thế nào? Số lượng dòng có khả năng kháng sắp xếp từ cao nhất đến thấp nhất lần lượt là: Bacillus cereus (82 dòng) > Salmonella typhimurium (73 dòng) > Candida albicans (42 dòng) > Escherichia coli (39 dòng) > Staphylococcus aureus (22 dòng).

3. 23 dòng vi khuẩn sợi được tuyển chọn định danh thuộc về những họ phân loại nào? 23 dòng vi khuẩn sợi có khả năng kháng từ 2 loài vi sinh vật trở lên với mức độ kháng trung bình đến mạnh thuộc về 4 họ:

   • Họ Actinomycetaceae (chi Streptomyces với 15 dòng/loài)
   • Họ Microbacteriaceae (loài Microbacterium tumbae với 2 dòng)
   • Họ Nocardiaceae (chi Rhodococcus với 5 dòng/loài)
   • Họ Gordoniaceae (loài Gordonia bronchialis với 1 dòng).

4. Tỷ lệ hiện diện của các gen chỉ thị sinh tổng hợp PKS-I, PKS-II và NRPS ở 23 dòng tuyển chọn là bao nhiêu? Tỷ lệ phát hiện gen chức năng bằng phản ứng PCR ở 23 dòng vi khuẩn sợi tuyển chọn lần lượt là: gen PKS-I hiện diện ở 16/23 dòng (69,6%), gen PKS-II hiện diện ở 14/23 dòng (60,9%) và gen NRPS hiện diện ở 11/23 dòng (47,8%).

5. Những hợp chất có hoạt tính sinh học nào đã được xác định từ hai dòng vi khuẩn sợi tiềm năng nhất?

   • Từ Streptomyces tateyamensis ND1.7a: Xác định được 7 hợp chất gồm Thymine (qua phổ NMR), 2-pentanone-4-hydroxy-4-methyl, cyclohexasiloxane dodecamethyl, cycloheptasiloxane tetradecamethyl, oxime-methoxy-phenyl, hexanedioic acid bis(2-ethylhexyl) ester và diisooctyl phthalate.
   • Từ Microbacterium tumbae ND2.7c: Xác định được 11 hợp chất qua GC-MS gồm cyclopentasiloxane decamethyl-, tetrasiloxane 3,5-diethoxy-1,1,1,7,7,7-hexamethyl-3,5-bis(trimethylsiloxy), 1-dodecene, 3-isopropoxy-1,1,1,7,7,7-hexamethyl-3,5,5-tris(trimethylsiloxy) tetrasiloxane, 3,5-di-t-butylphenol, phthalic acid, 3,4-dihydroxymandelic acid 4TMS, 1,6-dioxacyclododecane-7,12-dione, 2-propyl-1-pentanol, 2-(2’,4’,4’,6’,6’,8’,8’-heptamethyltetrasiloxan-2’yloxy)-2,4,4,6,6,8,8,10,10-nonamethylcyclopentasiloxane và phthalic acid monoethyl ester.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh Trần Vũ Phương đã phân lập và tuyển chọn thành công 198 dòng vi khuẩn sợi từ hải miên vùng biển Hà Tiên, chứng minh 130 dòng có hoạt tính kháng lại các vi sinh vật gây bệnh kiểm định. Công trình đã định danh phân tử 23 dòng đa kháng thuộc 4 họ vi khuẩn sợi và xác định tỷ lệ mang các gen sinh tổng hợp PKS-I, PKS-II, NRPS. Đặc biệt, nghiên cứu đã chiết tách và định danh được 7 hợp chất sinh học từ Streptomyces tateyamensis ND1.7a và 11 hợp chất sinh học từ Microbacterium tumbae ND2.7c. Đây là công trình đầu tiên khảo sát toàn diện vi khuẩn sợi cộng sinh trong hải miên tại vùng biển Hà Tiên, đóng góp cơ sở khoa học và nguồn vật liệu sinh học giá trị cho định hướng phát triển dược phẩm kháng khuẩn tự nhiên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Vi sinh vật (VSV) là nguyên nhân gây nhiều bệnh nguy hiểm cho người và động vật. Năm 1928, Alexander Fleming phát hiện kháng sinh penicillin giúp chữa được nhiều bệnh gây ra do VSV, mở ra con đường mới cho y học. Kháng sinh là nhóm thuốc thiết yếu trong y học hiện đại, tác dụng trực tiếp lên vi khuẩn để tiêu diệt hoặc làm chậm sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, giúp cho hệ miễn dịch của con người chống lại quá trình nhiễm khuẩn (Kohanski et al. Ngoài ra, kháng sinh còn đóng vai trò rất quan trọng trong một số lĩnh vực khác như chăn nuôi, bảo quản thực phẩm, bảo vệ thực vật… (Ceylan et al.

Tuy nhiên, có một vấn đề ngày càng phổ biến, đó là sự xuất hiện của các VSV kháng kháng sinh. Chúng là nguyên nhân trực tiếp và gián tiếp của hàng loạt các bệnh nhiễm khuẩn: thương hàn, nhiễm trùng tiết niệu, nhiễm trùng huyết, nhiễm trùng vết mổ. Sự xuất hiện ngày càng nhiều các vi khuẩn đa kháng thuốc và sự thiếu hụt cá c kháng sinh mới làm cho con người đang phải đối mặt với thời kỳ “hậu kháng sinh”. Chính vì thế nhiệm vụ đặt ra cho ngành công nghiệp sản xuất kháng sinh là: cải tiến các kháng sinh cũ để tránh tình trạng kháng thuốc, đồng thời thúc đẩy nghiên cứu để tìm r a các kháng sinh mới (Alanis, 2005).

Trong số các VSV có khả năng sinh kháng sinh thì VKS (actinobacteria) hay còn gọi là xạ khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu, khoảng 80% các kháng sinh được phát hiện có nguồn gốc từ VKS, đặt biệt là các loài thuộc chi Streptomyces (Aslan, 1999). Tuy nhiên, việc tìm ra kháng sinh mới từ Streptomyces phân lập từ đất ngày càng trở nên hiếm và khó khăn, do vậy, việc phân lập các loài VKS từ các nguồn đặc biệt khác để tìm kiếm kháng sinh mới là rất cần thiết (Sirisha et al. Trong xu hướng này, các loài VKS hiếm phân lập từ biển được quan tâm nhiều hơn do khả năng sản sinh các hợp chất thứ cấp (secondary metabolites) có nhiều hoạt tính sinh học có giá trị như kháng sinh, hợp chất kháng ung thư, kháng khối u, thuốc bảo vệ thực vật …Trong đó, nhóm VKS cộng sinh với hải miên được nhiều nhà khoa học quan tâm (Asha Devi et al. Trong các nhóm vi khuẩn sống cùng với hải miên, nhóm vi khuẩn Lam (cyanobacteria) làm nhiệm vụ quang tổng hợp để cung cấp năng lượng cho hải miên còn có những nhóm vi khuẩn khác phân hủy chất thải (Beer & Ilan, 1998), ổn định bộ khung của hải miên và sản xuất sản phẩm thứ cấp.

Chính các sản phẩm thứ cấp chính là những chất kháng vi khuẩn (antibacterial), kháng nấm (antifungal) và những hoạt động khác để giúp cho hải miên tự bảo vệ mình , vì hải miên có cấu trúc tương tự động vật bậc cao và chỉ thiếu hệ thống miễn dịch. Vi khuẩn cộng sinh với hải miên tạo ra nhiều sản phẩm thứ cấp hay còn gọi là sản phẩm thiên nhiên giữ vai trò quan trọng 1 trong việc phát triển dược phẩm góp phần để trị bệnh cho con người (Schmit t et al. Ở Việt Nam, có rất ít công trình nghiên cứu về VKS cộng sinh với hải miên được công bố chỉ có công trình của Phạm Việt Cường et al., (2014) đã tuyển chọn được 11 chủng xạ khuẩn từ hải miên ở vùng biển Hải Vân – Sơn Chà, có hoạt tính đối kháng vi khuẩn gây bệnh. Vùng biển Hà Tiên là vùng biển bao gồm nhiều đảo lớn nhỏ, tiếp cận vịnh Thái Lan, nơi có nguồn nước biển sạch, trong, nông và ấm nên có nhiều loài sinh vật sống rất phong phú trong đó có nhiều loài hải miên.