Phát triển chỉ thị phân tử SCAR nhận diện loài Vibrio vulnificus gây bệnh lở loét trên cá nuôi tại tỉnh Thừa Thiên Huế
Tóm tắt. Vi khuẩn Vibrio vulnificus xuất hiện khá phổ biến trên cá nuôi bị bệnh xuất huyết ở tỉnh Thừa
Thiên Huế và là một mầm bệnh cơ hội trên người, có thể gây nhiễm trùng máu nguyên phát, nhiễm
trùng vết thương và viêm dạ dày, ruột. Vì vậy, chúng tôi thực hiện nghiên cứu nhằm phát triển một chỉ
thị phân tử dựa trên kỹ thuật đa hình các đoạn khuếch đại ngẫu nhiên (RAPD) để xác định nhanh chóng
V. vulnificus. Hai mươi mồi ngẫu nhiên đã được sử dụng cho phản ứng PCR-RAPD để phát hiện đa hình
DNA giữa các loài Vibrio. Trong đó, mồi OPA-09 tạo ra một sản phẩm khuếch đại đặc hiệu cho loài V.
vulnificus với chiều dài 1356 bp. Trình tự này được thiết kế mồi đặc hiệu và chuyển thành chỉ thị SCAR
với chiều dài 938 bp (A9-938). Cặp mồi đặc hiệu (Vvul-1F/Vvul-938R) khuếch đại một băng duy nhất ở
tất cả các chủng V. vulnificus nhưng không xuất hiện ở các loài Vibrio khác. Đây là chỉ thị có độ đặc hiệu
cao và có thể sử dụng để nhận diện V. vulnificus trong các mẫu hải sản.
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tóm tắt nội dung tài liệu: Phát triển chỉ thị phân tử SCAR nhận diện loài Vibrio vulnificus gây bệnh lở loét trên cá nuôi tại tỉnh Thừa Thiên Huế
ới các mồi ngẫu nhiên Mũi tên chỉ các băng đặc hiệu; M: DNA molecular size marker (GeneRulerTM DNA 1 kb ladder, Thermo Fisher Scientific). A. mồi OPA-03 và OPA-09; B. mồi OPG-17 và OPN-03. Hoàng Tấn Quảng và CS. 104 Từ những kết quả này, chúng tôi thiết kế các cặp mồi đặc hiệu dựa trên so sánh trình tự của chúng tôi với các chủng thu được ở trên. Các cặp mồi được thiết kế để thu được các đoạn đặc hiệu có kích thước khác nhau (Bảng 3). Các mồi này được sử dụng để khuếch đại DNA tổng số của sáu chủng V. vulfinicus và các chủng hiện có khác như V. paraheamoliticus, V. harveyi, V. cholerae Mục tiêu là chọn ra được các đoạn đặc hiệu có kích thước vừa phải thỏa mãn điều kiện xuất hiện ở cả sáu chủng V. vulfinicus mà không xuất hiện ở các chủng khác. CP017919 1 ACCTCTGCTCGATTAAAACGTAAGTGCCATTCGTTCA-GCGTCTTGGCGTAGTCCAAACC 60 CP014134 TCTTCAGCTTGATTAAATCTAGAGTGCCACTCGCTCA-AGGTTTTCGCATAGTCCAGACC CP045070 -------ATTGATTAAAGCGGTGGTGCCATTCGTTAA-GCGTCTTGGCGTAATCCAACCC CP009977 TCCTCAGCTTGATTAAACCGGCGATGCCATTCATTGA-GTGTTTTCGCATAATCGAGGCC CP018616 CTTTGTGCCTGATTAAAACGCTGATGCCACTCATTAA-GTGTCTTGGCATAATCCAACCC CP023485 TCGGAACACCAATTCAAACAGTAAAAGTGATGGTTGGAATCTACTGGCATGCGTTGAGGT CP032213 TCGTTACACCAATACAAACGGTAAAAGTAATGGTTGGTATTTATTGGCACGCATTAAAAC Vvul GGGTAACGCCTATTCAAACAGTAAAAGTGTTGGTAGGGATTTACTGGCATGCGTTCAAAC Vvul-1F→ ** ** * * * * ** CP017919 61 AATATCGAACAAGTCTCGCGTCACTAAGTCACTGTATTTTGTTGTGGCTTGGGTTAGTGA 120 CP014134 AATATCAAATAAGTCTCTCACCACCAAGTCACTGTATTTGGTCGCAGCTTGAGTTAAAGA CP045070 AATATCAAACAAGTCTCGCGTCACCAAGTCACTGTGTTTAGTTGTTGCTTGGGTGAGTGA CP009977 GATATCGAACAGGTCTCGAACAACAAGATCACTGTACTTTGTCGCCGCTTGAGTCAGAGA CP018616 AATATCAAACAGGTCTCTAACCACAAAGTCACTGTACTTGGTCGTCGCCTGAGTTAATGC CP023485 TATGGATTAAAGGTGCGCCGTTTTATTCCCACCCTAAATATTTGACGACCAATGAACGTC CP032213 TTTGGGTGAAAGGCGCACCTTTTTATTCTCATCCTAAATATTCAACGCATGAAGAAATAG Vvul TGTGGAAAAAAGGTGCACCATTTTACTCGCATCCCAAATAC-CGCTCTCCAACCAAC—C * * * * ** * Vvul-101F→ * CP017919 121 GGTTACCGACGGTAAAAAACCACCCGGGAAAATGTACTTTTGGATAAAGTCGACGTTGTT 180 CP014134 TGTAACCGAAGGTAAGAACCCACCTGGAAAGATGTATTTCTGAATAAAGTCAACGTTGTT CP045070 CGTTACCGAAGGTAAAAAGCCGCCGGGGAAAATGTACTTCTGAATGAAGTCGACATTGTT CP009977 AGTCACTGAAGGTAAAAATCCACCTGGAAATATGTACTTTTGAATAAAATCGACGTTATT CP018616 GGTAATAGAAGGTAGGAAACCACCTGGGAAAATATATTTTTGAATAAAATCAACACTATT CP023485 AA--GCCTCTAGCGACAAATAAGATAAGAAAA---AT-----AATAAGCACAAGGAGAAT CP032213 AA--GCCGATATTGAAAAAACAGACAAAAAAA---AT-----AAAAAGCACAAGGAGAAT Vvul GG--ACTGAGAGTAACAACTAAACTGTGAAGA---AT-----AATAAAGTTAGGGAGAAT ** ** * * * * * CP017919 361 TTTGAGTAGCGTGATTTTGTCTTCTAAGCCACGCTCTTTGATTTTTTGCTCCGCGTACGC 420 CP014134 TTTTAATAGAGTGATCTTGTCGCCCAAATTTCGCTCTCTAATTTTTTGTTCAGCGTAAGC CP045070 TTTGAGCAAGGTAATTTTGTCGGTCAAACCACGCTCATTTATCTTCTGTTCTGCGTAGGC CP009977 TTTAAGCAAGGTGATTTTATCCGACAAGCCTTTCTCTTCAATCTGTTGCTTGGCGTAGGC CP018616 TTTAAGCAACGTAATCTGATCCATTAAACCTCTTTGTTTGATCAGTTCTTCGGTATAAAG CP023485 TTACTGCGCCAAACGGAGAATACAGTGGCCAACCTGTCGTTGCGACCATTGAGGTTAAGC CP032213 TTAGTGCGCCAAATGGGGAGTACAGTGGTCAACCTGTTGTCGCTACTATAGAGGTAAAAC Vvul TTGTAGGGGTCCACAATCACAAGCCGGGTGTGGCAATTAGCGCAACAATAGAAGTCAAAC ** Vvul-350F→ ←Vvul-368R * CP017919 541 TCAAGTTGCTGACATAGACGATCCATTTTGTTGATTTGAGCCTGCTCTAGAGAGTCATCC 600 CP014134 TCAAGTTGCTGGCACAAACGATCCATTTTGTTGATTTGCGCTTGTTCCAAAGTATCGTTG CP045070 TCAAGTTGTTGACACAGGCGTTCCATCTTATTGATTTGCGCCTGCTCTAATGAGTCATCC CP009977 TCGATCTGTTGGCAAAGACGATCCATTTTATTGATTTGCGCCTGCTCTAGTGACTCACTA CP018616 GCCAATTGTTGACATAGCCGCTCCATTTTATTGATTTGAGCCTGTTCTAAGCTATCACTG CP023485 ATGCGGGCCCTTGATAAGCTTGAGGAGCAGGGTAGTTG-GCTTACCAAGTTACTTTATAA Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên Tập 129, Số 1C, 99–108, 2020 pISSN 1859-1388 eISSN 2615-9678 DOI: 10.26459/hueuni-jns.v129i1C.5780 105 CP032213 ATGCGTGCTTTAGATAAACTCGAAGAGCAAGGCAGTTG-GTTGACTAAAATACTGTACAA Vvul CTGAATGCATTAGATGGATTAGAAAACCAAAGTAGCTG-GGTCACCGAACTGCTTTACAA * * ** * Vvul-549F→ CP017919 601 GCATGATTGTAAAGCGCCGACGAATACAGCATATTGATATCAAGGAACGCTTCGTATAGG CP014134 TCTTGCACATATAAGGCCGATGAGTACAGCATGTTGTCGTCTAAAAATGACTCGTACAAA CP045070 ACTTGGTTGTACAGGGCCGACGAGTACAGCATATTCGTATCAAGAAATGCTTCATACAAA CP009977 CCTTGGCGATAAAGCGCAGATGAATAGAGCATATTACTGTCTAGAAATGACTCATACAGC CP018616 TCTTGAAGGTATAAAGCCGAGGAGTAGAGCATTCTTTCATCAAGAAACGTCTCATAAAGC CP023485 GTTTAGCCATTGGACGAATCGAAACTCGCAAGAAAACTCTCGGAAGAACATCCATGCTCA CP032213 GTTCAGTCATTGGTCAAACAGAAACTCTGAAGAGAACTCACGTAAAAATATCCATGCGCA Vvul ACTCAGTCATTGGAGCAATCGAAATACGCAGGAAAACTCGCGTAAAAATATTCATGCCCA * * * * * * CP017919 901 GCCCTGCAAGATCCGTGAATAAAAGCCTGGATGTTTTACCTCTATAGTAGCGACAACAGG CP014134 ACCTTGCAAGATTCGCGAGTAAAAGCCAGGATGCTTTACCTCAATCGTCGCCACAACAGG CP045070 GCCCTGTAGAATTCGGGAGTAGAACCCCGGATGCTTAACTTCAATAGTTGCAGCAACGGG CP009977 ACCTCGTAAAATACGTGAGTACAAACCGGGATGTTTCACCTCGATGGTCGCCGACACAGG CP018616 ACCTTGTAAAATCCGCGAGTAAAATCCAGGGTGCTTGACCTCAATTGTCGCTGCAGCAAG CP023485 ATTTCGGAAGAGCAGTATGAGTATGCTCGACAGCAAATCGTACAACGAGGTTTAGCCGAT CP032213 ATATCTGAAGAGCAACACGCGTACGCGGAGCAAAAAATCATAGAGCGTGGCTTAGAAGAC Vvul ATTTCAGATGAGCAATATGACTACGCAAAACAACAGATTGCAGAAAGAGGTTTGACTGAG * * * * * * * CP017919 961 TTGACCACTGTACTCCCCATTTGGCGCACTAAAACGCTCGCTTCGCTCTGTCGTTTCCGT CP014134 CTGACCGCTGTATTCACCGTTGGGCGCATTAAAGCGCTCGCTTCTTTCTTTCGTTTCCGT CP045070 TTCTCCGTTATGCTCACCATTGGGCGTCGAAAAACGCTCGCTACGCTCAGTCGTTTCTGT CP009977 CTCCTCGCGATACATACCAGCCGGTGCTGTAAATCGTTCGCTTCTTTCTGCTCCGCCGGA CP018616 GACACCATTGTGTTCAAGCATCTGGGTTGCGAATCGTTCACTCCGCTCTGTCGTGCCTGT CP023485 CGAATTACTTTACTTAAAGAAGACTACCGTAATCTTACTGGGACGTACGATAAATTGGTT CP032213 AAAATCACTCTACTCAAAGAAGATTACCGAAACCTAACCGGAACTTATGACAAGCTCGTT Vvul CGTATTCAGTTATTGAAGAAAGATTATCGAGATTTAACTGGGCAGTTTGATAAATTGGTT ←Vvul-938R * * CP017919 1380 TGCGTGCCAATAAATACCAACCATTACTTTTACCGTTTGTATTGGTGTAA 1430 CP014134 TGCGTGCCAATAAATACCAACCATTACTTTTACCGTCTGTATTGGCGTAA CP045070 TGCGTGCCAATAAATACCAACCATTACTTTTACCGTTTGAATCGGCGTAA CP009977 TGCGTGCCAGTAAATGCCAAACACCACTTTGACTGTTTGTATCGGTGTGA CP018616 TGCATGCCAATAGATACCCACCATCACTTTTACCGTTTGAATAGGAGTTA CP023485 GTACGAGGGTTTGGGTACGATGACCGGTTTGTCCGCATGTGGCGTTA--- CP032213 GTGCGCTCGTTTGGCTACGACGACCGCTTTGTGCGTATGTGGCGCTACTA Vvul GTAAAAAGACTAGGGTATGACGAGCGATTCATTCGTATGTGGCGTTACCC * * * ** * ** * ←Vvul-1356R Hình 2. So sánh trình tự nucleotide của đoạn A9-1400 với các trình tự khác trên ngân hàng gen (các vùng thiết kế mồi) CP023485: V. parahaemolyticus FORC_071; CP017919: V. alginolyticus K09K1; CP032213: V. neocaledonicus CGJ02-2; CP014134: V. diabolicus LMG 3418; CP045070: V. harveyi WXL538; CP009977: V. natriegens NBRC_15636; CP018616: V. azureus LC2-005. Phần gạch chân là trình tự các mồi; tên mồi được thể hiện ngay bên dưới trình tự mồi. Từ Bảng 3, chúng tôi có tổng cộng tám tổ hợp PCR để tuyển chọn chỉ thị SCAR cho loài V. vulnificus. Trong tám cặp mồi, chỉ có hai cặp mồi là Vvul-1F/Vvul-1356R (Hình 3a) và Vvul-1F/Vvul- 938R (Hình 3c) là có sản phẩm khuếch đại ở cả sáu mẫu V. vulnificus và không có sản phẩm khuếch đại ở các mẫu đại diện khác; đây là các cặp mồi có thể sử dụng để làm chỉ thị SCAR. Trong hai cặp mồi này, chúng tôi ưu tiên sử dụng cặp mồi Vvul- 1F/Vvul-938R do có băng khuếch đại mạnh hơn và Hoàng Tấn Quảng và CS. 106 kích thước ngắn hơn. Tất cả các cặp mồi còn lại đều không đạt tiêu chí làm chỉ thị cho loài V. vulnificus. Các cặp mồi này có sản phẩm khuếch đại tương tự ở loài Vibrio khác (ví dụ cặp mồi Vvul-1F/Vvul- 368R, Hình 3b) hoặc không có sản phẩm khuếch đại trên cả sáu chủng V. vulnificus (đối với các cặp mồi còn lại, số liệu không được trình bày chi tiết). Sau đó, cặp mồi được kiểm tra trên tất cả các loài Vibrio hiện có. Kết quả cho thấy băng đặc hiệu chỉ xuất hiện trên các mẫu thuộc loài V. Vulnificus mà không xuất hiện ở các loài Vibrio khác (Hình 4). Hiện nay, các phương pháp định danh phân tử cho các loài Vibrio spp. đã được công bố, bao gồm xét nghiệm khuếch đại đẳng nhiệt qua trung gian vòng (loop-mediated isothermal amplification-LAMP) cho V. parahaemolyticus [14], multiplex PCR cho Vibrio spp. [15] hay V. vulnificus [16] PCR các gen đặc hiệu cho Vibrio spp. cũng đã được công bố [17] Tuy nhiên, chỉ thị SCAR cho các loài Vibrio spp. chưa được công bố ngoại trừ các nghiên cứu của nhóm chúng tôi. Hình 3. Phản ứng PCR với các cặp mồi cho loài V. Vulnificus a. Vvul-1F/Vvul-1356R; b. Vvul-1F/Vvul-368R; c. Vvul-1F/Vvul-938R; d. Vvul-350F/Vvul-1356R; e. Vvul-549F/Vvul- 938R; f. Vvul-549F/Vvul-1356R; M: DNA molecular size marker (GeneRulerTM DNA 1 kb ladder, Thermo Fisher Scientific). 1. V. vulnificus VC15; 2. V. vulnificus VC17; 3. V. vulnificus VC21; 4. V. vulnificus VC28; 5. V. vulnificus VC37; 6. V. vulnificus VC67; 7. V. paraheamoliticus; 8. V. harveyi; 9. V. cholerae; 10. Đối chứng (–). Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên Tập 129, Số 1C, 99–108, 2020 pISSN 1859-1388 eISSN 2615-9678 DOI: 10.26459/hueuni-jns.v129i1C.5780 107 Hình 4. Phản ứng PCR với cặp mồi Vvul-1F/Vvul-938R. M: DNA molecular size marker (GeneRulerTM DNA 1 kb ladder, Thermo Fisher Scientific) 1. V. vulnificus VC15, 2. V. vulnificus VC17, 3. V. vulnificus VC21, 4. V. vulnificus VC28, 5. V. vulnificus VC37, 6. V. vulni- ficus VC67, 7. V. cholerae, 8. V. harveyi, 9. V. brasiliensis, 10. V. paraheamoliticus, 11. V. shilonii, 12. V. communis, 13. V. fur- nissii, 14. V. fluvialis, 15. V. natriegens, 16. Đối chứng (–). Trong nghiên cứu này, chỉ thị SCAR để phát hiện V. vulnificus một cách nhanh chóng và đặc hiệu cao đã được phát triển và được đặt tên là A9- 938. Có thể áp dụng các mồi SCAR đã được thiết kế để phát hiện trực tiếp các chủng V. vulnificus có trong mẫu. Độ đặc hiệu của nó được xác nhận bằng PCR với tám loài Vibrio khác nhau và chỉ thị A9-938 chỉ xuất hiện duy nhất ở loài V. vulnificus mà không xuất hiện ở các loài khác. Chỉ thị này sẽ giúp việc xác định sự có mặt của các chủng V. vulnificus nhanh chóng và chính xác hơn phương pháp vi sinh cổ điển. So với phương pháp định danh bằng phân tích trích tự gen 16S rDNA với vùng bảo tồn của gen hemolysin hoặc cytolysin, phương pháp dùng chỉ thị SCAR có thời gian tiến hành ngắn hơn và giá thành thấp hơn do không phải phân tích trình tự gen. Chỉ thị này cũng có thể được sử dụng trong cả nghiên cứu dịch tễ lẫn phát triển các chương trình nuôi trồng thủy sản sau này. 4 Kết luận Kết quả của nghiên cứu cho thấy mức độ đa hình cao khi phân tích RAPD các loài Vibrio khác nhau và một chỉ thị SCAR (A9-938) đã được phát triển dựa trên trình tự đặc hiệu 1356 bp cho loài V. vulnificus. Cặp mồi đặc hiệu (Vvul-1F/Vvul-938R) khuếch đại một đoạn DNA duy nhất trong tất cả các chủng V. vulnificus mà không xuất hiện ở các loài Vibrio khác. Thông tin tài trợ Công trình được thực hiện với sự tài trợ của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Việt Nam) năm 2018–2020 (Đề tài mã số CT-2018-DHH-01 và CT-2018-DHH- 02). Tài liệu tham khảo 1. An NTT, Hải TN, Dung TT. Phân lập vi khuẩn Vibrio trên cá bớp (Rachycentron canadum) bị lở loét. Báo cáo tại: Hội nghị khoa học trẻ thủy sản toàn quốc lần thứ IV; 2013; Hồ Chí Minh. 2. Li G, Zhao D, Huang L, Sun J, Gao D, Wang H, et al. Identification and phylogenetic analysis of Vibrio vulnificus isolated from diseased Trachinotus ovatus in cage mariculture. Aquaculture. 2006;261(1):17-25. 3. Heng SP, Letchumanan V, Deng CY, Ab Mutalib NS, Khan TM, Chuah LH, et al. Vibrio vulnificus: An environmental and clinical burden. Frontiers in Microbiology. 2017;8:997-. 4. Strom MS, Paranjpye RN. Epidemiology and pathogenesis of Vibrio vulnificus. Microbes and Infection. 2000;2(2):177-88. 5. Ramazanzadeh R, Rouhi S, Shakib P, Shahbazi B, Bidarpour F, Karimi M. Molecular characterization of Vibrio cholerae Isolated from clinical samples in Kurdistan province, Iran. Jundishapur J Microbiol. 2015;8(5):e18119-e. Hoàng Tấn Quảng và CS. 108 6. Khanh NV, Linh NQ, Lan TT, Nhân LTT, Vân TQK, Cơ NTK, et al. Phân lập và sàng lọc các chủng Vibrio parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính trên tôm thẻ chân trắng nuôi tại Phong Điền, Thừa Thiên Huế bằng chỉ thị phân tử 16S rRNA. Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên. 2019;128(1E):47-58. 7. Sairkar PK, Sharma A, Shukla NP. SCAR marker for identification and discrimination of Commiphora wightii and C. myrrha. Mol Biol Int. 2016;2016:1-10. 8. Rossi CC, Pereira MF, Langford PR, Bazzolli DMS. A BOX-SCAR fragment for the identification of Actinobacillus pleuropneumoniae. FEMS Microbiology Letters. 2014;352(1):32-7. 9. Kałużna M, Albuquerque P, Tavares F, Sobiczewski P, Puławska J. Development of SCAR markers for rapid and specific detection of Pseudomonas syringae pv. morsprunorum races 1 and 2, using conventional and real-time PCR. Appl Microbiol Biotechnol. 2016;100(8):3693-711. 10. Yang Y, Hu J, Chen F, Ding D, Zhou C. Development of a SCAR marker-based diagnostic method for the detection of the Citrus target spot pathogen Pseudofabraea citricarpa. BioMed Research International. 2018;2018:1-5. 11. Aggarwal R, Gupta S, Banerjee S, Singh V. Development of a SCAR marker for detection of Bipolaris sorokiniana causing spot blotch of wheat. Canadian journal of microbiology. 2011;57:934-42. 12. Quang HT, Lan TT, Hai TTH, Yen PTH, Van TQK, Tung HT, et al. Genetic diversity and toxic genes analysis of Vibrio spp. isolated from white leg shrimp and marine fishes cultured in Tam Giang lagoon in Thua Thien Hue province, Vietnam. Indian Journal of Science & Technology. 2020;13(13):1412-22. 13. Quảng HT, Lan TT, Thi PTD, Nhân LTT, Ngọc LMT, Trâm NDQ, et al. Xác định sự hiện diện của các gen độc tố ở các chủng Vibrio gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính trên tôm tại Thừa Thiên Huế. Tạp chí Khoa học, Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên. 2020;129(1A):115-123. 14. Anupama KP, Chakraborty A, Karunasagar I, Maiti B. Loop-mediated isothermal amplification assay as a point-of-care diagnostic tool for Vibrio parahaemolyticus: recent developments and improvements. Expert Review of Molecular Diagnostics. 2019;19(3):229-39. 15. Kim HJ, Ryu JO, Lee SY, Kim ES, Kim HY. Multiplex PCR for detection of the Vibrio genus and five pathogenic Vibrio species with primer sets designed using comparative genomics. BMC Microbiology. 2015;15(1):239-50. 16. Tsai YH, Chen PH, Yu PA, Chen CL, Kuo LT, Huang KC. A multiplex PCR assay for detection of Vibrio vulnificus, Aeromonas hydrophila, methicillin-resistant Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, and Streptococcus agalactiae from the isolates of patients with necrotizing fasciitis. International Journal of Infectious Diseases. 2019;81:73-80. 17. Alramahy SK. Molecular diagnostics for Vibrio cholera based on recA gene isolated from human in Diwaniyah city. Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. 2018;10:1125-7.
File đính kèm:
- phat_trien_chi_thi_phan_tu_scar_nhan_dien_loai_vibrio_vulnif.pdf