Khi các quy định về kháng sinh ngày càng chặt chẽ hơn và nguy cơ kháng kháng sinh ngày càng lan rộng, ngành nuôi trồng thủy sản đang tìm kiếm những cách thức mới để điều trị nhiễm khuẩn, đó là bacteriophage (thể thực khuẩn).
Một bài báo gần đây trên tạp chí Antibiotics nói về tiềm năng điều trị và khả năng phòng bệnh của bacteriophage trong nuôi trồng thủy sản, cho rằng các phage có thể thay thế phương pháp điều trị bằng kháng sinh nếu đáp ứng được các thách thức về tính an toàn và pháp lý.
Trong bài báo, các nhà nghiên cứu tìm hiểu những lợi ích và hạn chế của liệu pháp bacteriophage, xác định các cơ hội tiềm năng và những thách thức thực tế mà các nhà sản xuất có thể gặp phải khi ứng dụng.
Các vấn đề của kháng sinh
Nhu cầu sử dụng và sản xuất thủy hải sản ngày càng tăng, nhưng cần phải quan tâm đến khả năng phục hồi của ngành. Nuôi trồng thủy sản phải đối mặt với những thách thức đáng kể từ bệnh tật, đặc biệt là nhiễm khuẩn. Những mầm bệnh này gây thiệt hại kinh tế lớn và ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe vật nuôi.
Mặc dù kháng sinh có thể điều trị hầu hết các bệnh nhiễm khuẩn, nhưng nó cũng có những hạn chế khi sử dụng. Kháng sinh tấn công vào tất cả các tế bào vi khuẩn có trong môi trường. Có nghĩa là cả vi khuẩn gây bệnh và lợi khuẩn đều bị tiêu diệt, dẫn đến những hạn chế về môi trường và sinh học. Ngoài ra, kháng kháng sinh (AMR) đang là một vấn đề lớn. Việc chuyển gen kháng giữa các vi khuẩn đã được ghi nhận rõ ràng và đang trở thành một vấn đề cấp bách đối với sức khỏe động vật và con người. Với những xu hướng này, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu các lựa chọn các liệu pháp thay thế cho liệu pháp kháng sinh.
Bacteriophage là gì?
Bacteriophage là virus lây nhiễm vào vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu đã hiểu rõ tiềm năng trị liệu của nó trong nhiều thập kỷ nhưng chưa được triển khai rộng rãi vì thuốc kháng sinh mang lại nhiều tiện lợi trong điều trị. Tuy nhiên, mầm bệnh vi khuẩn đang kháng thuốc ngày càng nhiều và các quốc gia đang hạn chế sử dụng chúng trong sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản, nên các nhà nghiên cứu đang tìm tòi và nghiên cứu các phage như phương pháp điều trị các bệnh do vi khuẩn gây ra.
Theo các nhà sinh học, phage được phân thành 2 loại: phage độc và phage lành. Khi phage độc lây nhiễm vi khuẩn, nó sẽ pháp vỡ thành tế bào và vật chủ. Quá trình này hạn chế khả năng chuyển gen, nên phage độc là lựa chọn lý tưởng để điều trị các bệnh do vi khuẩn.
Ngược lại, các phage lành không phá hủy ngay tế bào chủ. Thay vào đó, các phage sẽ chèn bộ gen của chúng vào tế bào vi khuẩn, tạo ra nhiều bản sao có bộ gen của phage trước khi phá vỡ. Loại nhiễm trùng này có liên quan đến chuyển gen ngang và không nên sử dụng để điều trị các bệnh do vi khuẩn.
Mỗi loại bacteriophage thường lây nhiễm vào một vi khuẩn cụ thể, nên các nhà nghiên cứu đã đề xuất tạo ra các loại “Cocktail phage” – hỗn hợp các phage khác nhau giúp điều trị bệnh. Điều này sẽ giúp các nhà sản xuất nhận được nhiều lợi ích nhất từ việc điều trị.
Liệu pháp phage
Mặc dù liệu pháp bacteriophage cho nuôi trồng thủy sản vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, nhưng nó có thể mang lại tiềm năng rất lớn. Nói về mặt sinh thái, bacteriophage có rất nhiều trong tự nhiên. Các nhà nghiên cứu tương đối dễ dàng phân lập phage độc lực và tao ra các sản phấm có giá thành rẻ hơn so với thuốc kháng sinh.
Từ góc độ sinh học, vì các phage tác động trực tiếp lên vi khuẩn mục tiêu nên nó có thể vô hiệu hóa mầm bệnh mà không gây hại đến lợi khuẩn hoặc gây ra những tác dụng phụ khác. Nhiều loài phage tự sao chép và tự giới hạn (đặc biệt nếu chúng có độc lực) nên nó không mang lại rủi ro như các liệu pháp khác. Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng các phage không để lại độc tố môi trường hoặc dư lượng trong môi trường sau khi sử dụng.
Dữ liệu thực nghiệm cho thấy bacteriophage có thể có hiệu quả hơn kháng sinh trong điều trị và ngăn ngừa các bệnh truyền nhiễm. Dữ liệu thực nghiệm cũng cho thấy rằng các phage có thể tiêu diệt các chủng vi khuẩn đa kháng thuốc. Phage cũng đã có thể là sạch các màng sinh học. Theo các nhà nghiên cứu, bacteriophage có thể được sử dụng làm chất diệt khuẩn – đảm bảo môi trường nuôi trồng thủy sản trong quá trình sản xuất không có mầm bệnh.
Một số lưu ý khi sử dụng liệu pháp phage
Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng bacteriophage cũng có một số nhược điểm đáng chú ý. Về mặt sinh học, đối tượng vật chủ hẹp của bacteriophage có thể là con dao hai lưỡi. Có nghĩa là khi các nhà sản xuất cần điều trị nhiều chủng vi khuẩn không có quan hệ di truyền, đột biến có thể xảy ra. Đột biến là mối quan tâm đối với cả phage và vi khuẩn mục tiêu. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng một số vi khuẩn có thể trở nên kháng phage và phage có thể đóng vai trò trong việc chuyển gen ngang. Giống như thuốc kháng sinh, các nhà nghiên cứu sẽ phải liên tục theo dõi việc sử dụng bacteriophage để phòng ngừa đột biến.
Từ góc độ thực tế, các nhà nghiên cứu vẫn cần nâng cao độ bền của phage và xác định cách tốt nhất để quản lý chúng. Hiện tại, rất khó để bacteriophage tiếp cận vi khuẩn mục tiêu trước khi bị hệ thống miễn dịch của vật chủ hoặc các điều kiện môi trường khác tấn công. Bên cạnh đó, hiệu quả của các phage còn phụ thuộc vào các yếu tố sản xuất. Vì bacteriophage dựa trên protein, nên nó bị ảnh hưởng bởi các điều kiện như nhiệt độ nước, pH, độ mặn của nước và mật độ sản xuất. Các nhà nghiên cứu cần phát triển cách đóng gói bacteriophage và phát triển các loại “cocktail phage” có thể được sử dụng trong điều kiện thực tế.
Liệu pháp phage trong tương lai
Các quy định và luật pháp vẫn là một trong những trở ngại lớn nhất đối với việc sử dụng bacteriophage. Kể từ khi được công bố vào năm 2020, chưa có bất kỳ liệu pháp phage chuyên dụng nào được phê duyệt cho lĩnh vực nuôi trồng thủy sản. Khung pháp lý hiện có ở EU không có lợi cho việc phát triển các liệu pháp phage. Tại EU, các phage phải được đăng ký riêng lẻ – khiến cho việc phát triển “cocktail phage” trở nên khó khăn.
Tuy nhiên, những lo ngại về an toàn không nên được xem nhẹ. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng sử dụng liệu pháp phage có thể hạn chế rủi ro nhưng không có nghĩa là không rủi ro. Do đó, các cơ quan quản lý cần phải cân bằng giữa lợi và hại để để đảm bảo ngành thủy sản có thể chống lại các thách thức từ vi khuẩn và AMR.
Ngoài ra, liệu bacteriophage sẽ được sử dụng như một phương pháp điều trị bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn hoặc phòng bệnh. Cả hai chiến lược đang được phối hợp nghiên cứu, với một số nghiên cứu cho thấy sử dụng liệu pháp phage có ích trong việc phòng bệnh hơn và những nghiên cứu khác cho thấy điều ngược lại.
Các nhà khoa học đang cố gắng xác định các phage phù hợp với điều kiện “goldilocks”. Ngành thủy sản cần các vi khuẩn có độc lực chính xác, dễ dàng sản xuất, dễ dàng bảo quản, không thể thực hiện chuyển gen và không có bất kỳ gen độc lực nào. Tuy nhiên, sẽ rất khó để đạt được tất cả các mục tiêu đó cùng một lúc.
Hiện tại, thách thức chính là tạo ra sự cân bằng phù hợp giữa các khía cạnh mong muốn và không mong muốn của mỗi loại bacteriophage. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào hiệu suất trong các thử nghiệm in vivo, loại bỏ tác dụng phụ và đảm bảo an toàn của sản phẩm.
Nguồn: https://thefishsite.com/
