Vaccine phòng bệnh TiLV trên cá rô phi

Virus hồ cá rô phi (TiLV) là nguồn gây bệnh và tử vong đáng kể (tỷ lệ tử vong tích lũy lên đến 80%) ở cá rô phi nuôi trên khắp thế giới và hiện là rào cản lớn đối với ngành nuôi cá rô phi. TiLV có thể lây nhiễm tất cả các giai đoạn phát triển của cá: Trứng đã thụ tinh, ấu trùng, cá bột, cá giống, cá con và cá thương phẩm. 

Vaccine là một cách hiệu quả để ngăn ngừa bệnh do vi khuẩn hoặc virus gây ra ở cá nuôi. Hiện tại, phần lớn virus được cấp phép trong nuôi trồng thủy sản là virus bất hoạt, chứa các mầm bệnh đã bị giết đơn lẻ hoặc kết hợp, được bất hoạt bằng phương pháp vật lý (nhiệt, pH và tia cực tím) hoặc hóa học (formalin, β-propiolactone, glutaraldehyde). Lý tưởng nhất khi tiêm virus là phản ứng miễn dịch của cá được kích thích để tạo ra kháng thể và trí nhớ miễn dịch chống lại mầm bệnh, để hệ thống miễn dịch phản ứng hiệu quả hơn nếu cá gặp phải mầm bệnh. Tuy nhiên, để cải thiện hiệu quả của virus, thường cần (các) liều tăng cường để đạt được hiệu giá kháng thể cao chống lại mầm bệnh. 

Vaccine là cách hữu hiệu để phòng bệnh trên cá đã được áp dụng trên nhiều loài. Ảnh: SalmonBusiness.

Một số nghiên cứu đã báo cáo đến việc phát triển một loại virus để ngăn ngừa nhiễm trùng TiLV ở cá rô phi. Vắc xin TiLV đầu tiên được phát triển ở Israel bằng cách sử dụng các chủng TiLV giảm độc lực sau 17-20 lần truyền trong nuôi cấy tế bào. Trong nghiên cứu này, một virus dựa trên nuôi cấy tế bào đơn giản (không có chất bổ trợ) có chứa virus bị tiêu diệt bằng nhiệt hoặc bằng formalin, tạo ra phản ứng miễn dịch ở cá được tiêm phòng và bảo vệ chúng khỏi nhiễm TiLV.

1. Chuẩn bị Vaccine

Virus TiLV (1,8×107 TCID50/ml) được sử dụng để điều chế cả vaccine tiêu diệt bằng nhiệt (HKV) và formalin (FKV). Quá trình bất hoạt virus được thực hiện ở 60°C trong 2,5 giờ đối với HKV và 0,006% formalin ở 25°C trong 24 giờ cho FKV. 

Thí nghiệm gồm ba nhóm (HKV, FKV và đối chứng). Cá trong nhóm HKV và FKV được tiêm vào màng bụng (IP) với 100µl vắc-xin. Tiêm chủng tăng cường được thực hiện ở ngày 21 với cùng một liều vaccine.

2. HKV và FKV đều hiệu quả trong việc bảo vệ cá rô phi khỏi nhiễm TiLV 

Mặc dù nhiều loại vaccine khác nhau đã được phát triển cho nuôi trồng thủy sản trong những năm gần đây, vắc xin bất hoạt toàn tế bào vẫn là loại vaccine chính được ngành nuôi trồng thủy sản cấp phép sử dụng. Chúng an toàn, sản xuất tương đối đơn giản và giá cả phải chăng cho người nông dân, đặc biệt là đối với các loài được nuôi thâm canh, nhưng giá thấp như cá rô phi. Trong nghiên cứu này, hai vaccine bất hoạt dạng nước đơn giản (HKV và FKV) đã được đánh giá khả năng bảo vệ cá rô phi chống lại virus TiLV. Cả HKV và FKV đều có thể mang lại mức độ bảo vệ tương đối cao (RPS, 71,3% so với 79,6%) ở cá đã được tiêm phòng. 

Tỷ lệ sống trung bình của nhóm được tiêm chủng (HKV so với FKV) so với nhóm đối chứng trong 21 ngày sau thử thách với TiLV.

Nghiên cứu hiện tại cho thấy tỷ lệ tử vong đầu tiên xảy ra sau 3 ngày sau thử thách ở nhóm đối chứng và ngày thứ 5 và ngày 7 ở nhóm HKV và FKV. Tử vong tiếp tục cho đến ngày 13 - 15. Cá chết của mỗi nhóm đều dương tính với TiLV. Tỷ lệ sống sót lần lượt là 81,3 ± 0,0% và 86,3 ± 0,0% đối với nhóm HKV và FKV so với nhóm chứng 28,13 ± 30,9%.

Các dấu hiệu cá chết ở các nhóm đối chứng, HKV và FKH sau thử thách với TiLV. Cá có các dấu hiệu của nhiễm trùng TiLV: căng chướng bụng, mòn da, lồi mắt, thối vây, mang và gan nhợt nhạt.

3. HKV hoặc FKV đã kích hoạt cả hai nhánh của hệ thống miễn dịch của cá rô phi

Việc tăng cường sự biểu hiện của IgM, IgD, IgT và CD4 (gen mã hóa protein liên quan đến miễn dịch dịch thể) và CD8 (miễn dịch qua trung gian tế bào) sau khi tiêm chủng với HKV và FKV cho thấy vaccine có thể kích hoạt cả hai nhánh của hệ thống miễn dịch. Do đó, những vaccine này có thể là kết quả của tác dụng hiệp đồng của các phản ứng miễn dịch dịch thể (tế bào B) và tế bào (tế bào T). 

Sự gia tăng CD4 ở ngày 14 và 21 ở cá được tiêm vaccine HKV hoặc FKV có thể phản ánh các tế bào CD4+ chưa hoạt hóa đã biệt hóa thành các tập hợp con tế bào T trợ giúp, Th1 và Th2. Các tế bào Th1 tạo ra các cytokine kích thích sự biểu hiện của các gen chống virus và viêm, trong khi các cytokine do tế bào Th2 tiết ra, kích thích sự biệt hóa của các tế bào B thành các tế bào plasma để tạo ra kháng thể. Mặt khác, quá trình phiên mã CD8 chỉ được điều chỉnh tăng đáng kể trong lá lách của nhóm HKV sau khi tiêm chủng tăng cường, cho thấy HKV có thể kích thích hoạt hóa tế bào CD8+, sau đó biệt hóa thành tế bào T gây độc tế bào. Những tế bào này đóng một vai trò quan trọng trong miễn dịch qua trung gian tế bào.

Vaccine kích hoạt cả hai nhánh của hệ thống miễn dịch trên cá rô phi. Ảnh: Eitmedia. México, libre del virus de la tilapia del lago 

Ngoài việc đánh giá sự biểu hiện của IgM, nghiên cứu này cũng kiểm tra sự biểu hiện của hai loại globulin miễn dịch IgD và IgT. Sự điều chỉnh tăng đã được tìm thấy trong đầu thận của cá sau khi được chủng ngừa lần thứ nhất, cho thấy rằng cả ba loại kháng thể có thể tham gia vào phản ứng bảo vệ do vaccine tạo ra. Điều thú vị là sự gia tăng đáng kể nồng độ mRNA IgT được thấy trong đầu thận trước khi tiêm chủng tăng cường (lần 2) và trong lá lách sau khi tiêm chủng tăng cường ở cả nhóm HKV và FKV, cho thấy rằng IgT có thể liên quan chặt chẽ với phản ứng bảo vệ chống lại TiLV. 

4. HKV và FKV tạo ra cả IgM toàn thân và niêm mạc

Trong nghiên cứu này, HKV và FKV đã được chứng minh là kích hoạt cả đáp ứng IgM toàn thân và niêm mạc. Sự gia tăng IgM toàn thân và niêm mạc thường bắt nguồn từ các cơ quan lymphoid chính, chẳng hạn như đầu thận và lá lách, nhưng cũng có từ các cơ quan lymphoid liên quan đến niêm mạc nằm ở da, mang, ruột hoặc vòm họng. Quá trình điều hòa biểu hiện IgM chủ yếu xảy ra ở đầu thận và ở mức độ ít hơn ở lá lách, cho thấy thận đầu là một trong những cơ quan chính sản xuất IgM để đáp ứng với vaccine TiLV.

Sự hiện diện của IgM đặc hiệu TiLV trong chất nhầy của cá đã được tiêm chủng cho thấy những loại vắc xin này có thể tạo ra phản ứng miễn dịch chính ở nhiều cơ quan niêm mạc như da và mang, là những vị trí quan trọng để ngăn chặn sự xâm nhập ban đầu của các tác nhân gây bệnh.

Mức IgM do FKV tạo ra luôn cao hơn một chút so với HKV trong cả huyết thanh và chất nhầy tại tất cả các điểm lấy mẫu được phân tích, cho thấy rằng FKV gây ra đáp ứng IgM toàn thân và niêm mạc mạnh hơn HKV. Đây có thể là một trong những yếu tố giải thích cho mức độ bảo vệ cao hơn một chút của FKV.

Mật độ quang (OD) đối với mức IgM chống lại TiLV trong huyết thanh cá (pha loãng 1: 512) (a) và chất nhầy (không pha loãng) (b). 

Trong nghiên cứu này, nồng độ IgM đặc hiệu TiLV tăng lên sau khi tiêm chủng tăng cường trong cả huyết thanh (OD lần lượt nhóm HKV, FKV và đối chứng là 0,438 ± 0,127; 0,483 ± 0,088 và 0,081 ± 0,01 sau 1 tuần tiêm nhắc lại) và chất nhầy cho thấy sự khởi động thành công trí nhớ miễn dịch sau lần tiêm chủng đầu tiên. 

Nghiên cứu này đã cho thấy hiệu quả của hai loại vắc xin bất hoạt TiLV đơn giản không có chất bổ trợ (HKV và FKV) trong việc ngăn ngừa nhiễm TiLV ở cá rô phi. Vaccine đã kích hoạt cả hai nhánh của miễn dịch thích ứng, kích hoạt sự biểu hiện của ba lớp globulin miễn dịch và kích thích cả phản ứng IgM toàn thân và niêm mạc. Quan trọng nhất, vaccine này cho thấy mức độ bảo vệ tương đối cao đối với sự lây nhiễm TiLV, do đó rất hứa hẹn trong việc ngăn ngừa bệnh liên quan đến TiLV.

Nguồn: Mai Thu Thao. Efficacy of heat-killed and formalin-killed vaccines against Tilapia tilapinevirus in juvenile Nile tilapia (Oreochromis niloticus). J Fish Dis. 2021;00:1–13. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jfd.13523