Metagenomics - phương pháp phân tích hệ vi sinh môi trường có nhiều tiềm năng ứng dụng trong thú y

Bài viết Metagenomics - phương pháp phân tích hệ vi sinh môi trường có nhiều tiềm năng ứng dụng trong thú y trình bày kết quả từ hai nghiên cứu ban đầu, cho thấy tiềm năng ứng dụng của metagenomics trong lĩnh vực thú y. Trong nghiên cứu đầu tiên, chúng tôi sử dụng phương pháp 16s rRNA metagenomics để phân tích các mẫu sữa từ bò lành, bò viêm vú nhẹ và bò viêm vú nặng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Metagenomics - phương pháp phân tích hệ vi sinh môi trường có nhiều tiềm năng ứng dụng trong thú y HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NUÔI THÚ Y TOÀN QUỐC 2021 - AVS2021: 126-132 METAGENOMICS - PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ VI SINH MÔI TRƯỜNG CÓ NHIỀU TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THÚ Y Huỳnh Văn Phúc1, Lê Lan Anh1, Nguyễn Thụy Vy2, Nguyễn Thị Diệu Ái1, Trần Huỳnh Bảo Nam1 và Hồ Huỳnh Thùy Dương2* Tóm tắt Metagenomics, phương pháp phân tích hệ vi sinh trong mẫu thông qua các trình tự DNA đặc trưng thu nhận được, cho phép đồng thời xác định sự hiện diện các vi sinh vật trong mẫu, cũng như dự đoán các con đường chức năng của chúng. Trong báo cáo này, chúng tôi trình bày kết quả từ hai nghiên cứu ban đầu, cho thấy tiềm năng ứng dụng của metagenomics trong lĩnh vực thú y. Trong nghiên cứu đầu tiên, chúng tôi sử dụng phương pháp 16s rRNA metagenomics để phân tích các mẫu sữa từ bò lành, bò viêm vú nhẹ và bò viêm vú nặng. Kết quả cho thấy một mẫu sữa từ bò viêm vú nặng có sự hiện diện của chi Pseudomonas spp. với tỉ lệ rất cao (96,7%). Trong nghiên cứu thứ hai, bằng cách sử dụng phương pháp shotgun metagenomics chúng tôi đã xác định được một số tác nhân gây bệnh chưa được ghi nhận trước đây trên mẫu phân mèo bị tiêu chảy, bao gồm Escherichia virus Goslar và Protoparvovirus sp. Bên cạnh đó, kết quả phân tích còn cho thấy sự xuất hiện của một số gene kháng kháng sinh trong hệ vi sinh ở phân mèo bệnh. Như vậy, metagenomics không chỉ cho phép nhận diện các chỉ dấu vi sinh đặc trưng cho tình trạng sức khoẻ ở vật nuôi, mà còn đặc biệt hữu ích khi cần phát hiện tác nhân gây bệnh mới. Từ khóa: Bò sữa viêm vú, giải trình tự thế hệ mới, metagenomics, mèo. METAGENOMICS - A METHOD FOR ANALYSIS OF MICROBIAL COMMUNITIES HAS A LOT OF POTENTIAL APPLICATIONS IN VETERINARY FIELD Abstract Metagenomics, a method of analyzing the microbiome in a sample through the obtained specific DNA sequences, allows simultaneously determining the presence of microorganisms in the sample, as well as predicting their functional pathways. In this report, we present results from two initial studies, suggesting the potential application of metagenomics in the veterinary field. In the first study, we used 16s rRNA metagenomics to analyze milk samples from healthy cows, mild mastitis cows and severe mastitis cows. The results showed that a milk sample from cows with severe mastitis had the presence of genus Pseudomonas spp. with a very high proportion (96.7%). In the second study, using shotgun metagenomics we identified previously unrecognized pathogens in cat feces with diarrhea, including Escherichia virus Goslar and Protoparvovirus sp. Moreover, the results also showed the occurrence of several antibiotic resistance genes in infected cat feces. Thus, metagenomics not only allows the identification of microbiological markers specific to health status in animals, but also is especially useful for detecting novel pathogens. Keywords: Bovine mastitis, feline, metagenomics, next generation sequencing. 1. MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực chăn nuôi và thú y, việc bao gồm công tác chẩn đoán, phòng ngừa, và nhận diện chính xác tác nhân gây bệnh có vai điều trị. Các phương pháp vi sinh, sinh hoá trò chủ chốt trong việc kiểm soát dịch bệnh thông dụng hiện nay thiếu tính đặc hiệu và/ 1 Công ty TNHH Khoa Học KTest; 2 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh; * Tác giả liên hệ: PGS.TS. Hồ Huỳnh Thuỳ Dương; Email: hhtduong@hcmus.edu.vn 126 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NUÔI THÚ Y TOÀN QUỐC 2021 - AVS2021: 126-132 hoặc độ nhạy, và không hiệu quả đối với tác 2 mẫu sữa từ 2 bò không viêm vú, 2 mẫu sữa nhân virus. Phương pháp PCR tuy có độ nhạy từ 2 bò viêm vú nhẹ, và 2 mẫu sữa từ 2 bò và độ đặc hiệu cao, nhưng không thể phát hiện viêm vú nặng. Mỗi mẫu sữa được thu nhận các tác nhân gây bệnh mới (Li và cs., 2020). bằng cách rút 4 ml sữa từ bầu sữa đã được vô Sự phát triển vượt bậc gần đây của trùng bằng vải tẩm cồn 70%. Với nghiên cứu công nghệ giải trình tự nucleic acid thế hệ mèo bệnh chưa rõ nguyên nhân, mẫu phân mới (next generation sequencing - NGS), kết mèo khỏe (thể rắn) được thu thập vào ống hợp với các công cụ phân tích tin sinh học, vô trùng; mẫu phân mèo bệnh được thu nhận đã giúp giải và phân tích đồng thời một số bằng 3 tăm bông. Tất cả các mẫu đều được lượng rất lớn trình tự DNA, thậm chí cả bộ bảo quản ở -20oC ngay sau khi thu nhận. gene của sinh vật. Giải trình tự hệ vi sinh vật 2.2. Tách chiết DNA môi trường (metagenomic sequencing) dựa Mẫu sữa sau khi rã đông hoàn toàn và trên công nghệ NGS là một cách tiếp cận mới đồng nhất được ly tâm với tốc độ 13.000 g, giúp nhận diện các vi sinh vật tồn tại trong trong 20 phút. DNA được tách chiết từ cặn thu một môi trường (đất, nước, dịch ruột, sữa, hồi sau ly tâm bằng kit DNAeasy PowerSoil phân…) mà không cần qua nuôi cấy. Giải (Qiagen). 200 mg phân và mẫu tăm bông được trình tự metagenomic còn cho phép dự đoán ủ trong 10 phút với dung dịch ly giải ở nhiệt các con đường chuyển hoá và chức năng của độ phòng; sau đó được ly tâm thu nhận dịch vi sinh vật môi trường nghiên cứu, như tính nổi. Dịch nổi được sử dụng để tách chiết DNA kháng kháng sinh, khả năng chuyển hoá một bằng kit DNAeasy PowerSoil (Qiagen). Nồng cơ chất xá ...