Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu đa dạng gene kháng thuốc, gene độc lực và hệ vi khuẩn đường ruột cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) bằng giải trình tự metagenomics

Luận văn Thạc sĩ Sinh học năm 2024 của Học viện Khoa học và Công nghệ nghiên cứu về sự đa dạng gene kháng thuốc, gene độc lực và hệ vi khuẩn đường ruột cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) bằng phương pháp giải trình tự metagenomics. Nghiên cứu nhằm mục tiêu đánh giá tình trạng kháng kháng sinh (KKS) trong nuôi trồng cá tra, một vấn đề ngày càng trở nên nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng và kinh tế.

Nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng về tình trạng kháng kháng sinh và các yếu tố độc lực trong hệ vi sinh vật đường ruột cá tra. Kết quả này có thể được sử dụng để phát triển các biện pháp quản lý và sử dụng kháng sinh hiệu quả hơn trong nuôi trồng thủy sản, cũng như để nghiên cứu và phát triển các giải pháp thay thế kháng sinh, như chế phẩm sinh học, nhằm bảo vệ sức khỏe cá tra và giảm thiểu nguy cơ lây lan vi khuẩn kháng thuốc ra môi trường.

Luận văn tập trung vào việc xác định sự đa dạng của hệ vi khuẩn đường ruột, gene kháng kháng sinh và gene độc lực trong cá tra nuôi tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) thông qua giải trình tự metagenomics. Nghiên cứu thu thập mẫu cá tra từ hai tỉnh Cần Thơ và Đồng Tháp, đại diện cho các giai đoạn phát triển khác nhau của cá. DNA tổng số từ ruột cá được tách chiết và giải trình tự shortgun metagenomics. Dữ liệu giải trình tự được xử lý bằng quy trình nf-core/mag, bao gồm đánh giá chất lượng, lắp ráp trình tự, phân loại và phân cụm metagenome. Các công cụ như FastQC, fastp, MEGAHIT, QUAST, MetaBAT2, MaxBin2 và CheckM được sử dụng để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của dữ liệu.

Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt về thành phần và tỷ lệ các ngành vi khuẩn giữa các mẫu từ Cần Thơ và Đồng Tháp, phản ánh điều kiện môi trường khác nhau. Mẫu DT2-F18 từ Đồng Tháp có tỷ lệ Proteobacteria cao nhất, trong khi các mẫu DT3-F19 và DT4-F20 có Firmicutes chiếm ưu thế. Các mẫu từ Cần Thơ thể hiện sự đa dạng cao của các chi vi khuẩn, từ những chi probiotic có lợi như Lactococcus và Lactobacillus đến những chi vi khuẩn gây bệnh như Fusobacterium, Clostridium và Mycobacterium.

Nghiên cứu cũng xác định được nhiều gene KKS trong các mẫu cá tra, với các gene tet (kháng tetracycline) và van (kháng vancomycin) xuất hiện phổ biến. Biểu đồ nhiệt cho thấy sự hiện diện và mật độ xuất hiện của các nhóm gen kháng kháng sinh khác nhau trong các mẫu, với mẫu DT4-F20 và DT2-F18 có tần suất cao của gen kháng đa kháng sinh. Ngoài ra, nghiên cứu còn dự đoán được nhiều gene độc lực, đặc biệt là trong mẫu DT3-F19, liên quan đến bơm đẩy đa kháng và các cơ chế gây độc khác.

Phân tích tương quan giữa phân loại vi khuẩn và gene KKS cho thấy sự phân bố về gene KKS và đa dạng vi khuẩn ở các mẫu có sự tương đồng. Các chi vi khuẩn như Cebobacterium, Turbicoccus và Akkermansia thể hiện sự hiện diện và vắng mặt của gene kháng kháng sinh, phản ánh khả năng thích nghi và đối phó với môi trường khác nhau.