16 tháng 10 năm 2023
Md. Shahanoor Alam
Xem xét các nguyên tắc của RNAi, ứng dụng của nó trong việc chống lại các bệnh nhiễm virus và những tiến bộ đạt được trong liệu pháp dựa trên RNAi cho các bệnh virus ở tôm
Các tác giả thảo luận về khả năng ứng dụng của các liệu pháp dựa trên RNAi để chống lại các bệnh nhiễm virus ở tôm, những tiến bộ hiện tại đã đạt được trong liệu pháp dựa trên RNAi, và những thách thức cũng như triển vọng của cách tiếp cận đổi mới này. Ảnh bởi Darryl Jory.
Các bệnh ở tôm gây ra những thách thức lớn cho ngành công nghiệp tôm nuôi, dẫn đến thiệt hại kinh tế đáng kể trên toàn cầu. Các tác nhân gây bệnh như vi khuẩn, nấm và virus đã xuất hiện như những thủ phạm chính chịu trách nhiệm cho sự suy giảm nghiêm trọng số lượng tôm. Phần lớn các bệnh ở tôm là do nhiễm virus, và tác động tiêu cực của chúng mạnh hơn gần bốn lần so với các bệnh do vi khuẩn. Các thực tiễn quản lý trang trại tôm thích hợp thường có thể ngăn chặn sự lây lan của các bệnh ký sinh trùng và vi khuẩn, nhưng cách tiếp cận ngăn ngừa này có thể không hiệu quả đối với các bệnh virus. Các phương pháp quản lý bệnh thông thường, bao gồm kháng sinh và vaccine, gặp phải hạn chế về hiệu quả, tính đặc hiệu và tác động đến môi trường. Do đó, có một nhu cầu cấp bách về các chiến lược điều trị đổi mới có thể chống lại hiệu quả những căn bệnh này trong khi giảm thiểu tác động tiêu cực của chúng. Axit ribonucleic, hay RNA, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi các hướng dẫn trong DNA của một bộ gen thành các protein chức năng trong các tế bào của sinh vật. Can thiệp RNA (RNAi) là một cơ chế tế bào điều chỉnh sự biểu hiện của gen bằng cách ức chế hoạt động của các gen cụ thể. Công nghệ RNAi đã thu hút được sự chú ý đáng kể như một công cụ tiềm năng để điều trị các bệnh ở tôm. Đây là một cơ chế điều chỉnh sự biểu hiện gen bằng cách phân hủy hiệu quả các RNA thông điệp mục tiêu (mRNA), dẫn đến sự im lặng của các gen mục tiêu trong các tác nhân gây bệnh, và cung cấp một cách tiếp cận có mục tiêu để can thiệp vào sự sao chép và bệnh sinh của các tác nhân lây nhiễm, làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho việc kiểm soát bệnh trong nuôi trồng thủy sản tôm. Bài viết này – được tóm tắt từ bài xuất bản gốc (Alam, A. et al. 2023. Liệu pháp dựa trên RNAi: Chống lại các bệnh virus ở tôm. Virus 2023, 15(10), 2050) – trình bày một cái nhìn tổng quan về tình hình hiện tại và các phương pháp sắp tới liên quan đến việc sử dụng liệu pháp RNAi để chống lại các bệnh virus ở tôm. RNAi ở tôm như một vũ khí chống virus
Các cơ chế phân tử chính xác liên quan đến phản ứng miễn dịch chống lại virus vẫn chưa được biết đối với hầu hết các loài giáp xác. Do đó, điều quan trọng là hiểu cách mà virus xâm nhập và lây lan trong tôm, cùng với các tương tác giữa vật chủ và tác nhân gây bệnh ở cấp độ phân tử và tế bào, để phát triển các chiến lược hiệu quả nhằm chống lại các bệnh nhiễm virus ở tôm. Sự phát hiện RNAi đã dẫn đến việc xác định các protein quan trọng tham gia vào con đường RNAi ở các loài như tôm hùm đen (P. monodon), tôm trắng Thái Bình Dương (L. vannamei) và tôm Kuruma (Marsupenaeus japonicus). Điều này xác nhận sự tồn tại của cơ chế RNAi ở tôm. Do đó, các chuỗi RNA đôi (dsRNA) cụ thể được lấy từ các gen của các tác nhân gây bệnh tôm quan trọng về mặt kinh tế như IHHNV, TSV, WSSV và YHV đã được nhắm mục tiêu, và hiệu quả của chúng trong việc tăng cường sự sống sót của tôm và can thiệp vào sự sao chép virus đã được chứng minh. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tiêm dsRNA/siRNA cụ thể cho các tác nhân gây bệnh (một phân tử RNA đôi không mã hóa; còn được biết đến như RNA im lặng và RNA can thiệp ngắn) trước hoặc đồng thời với một thách thức virus có thể hiệu quả ngăn chặn sự sao chép của nhiều loài virus khác nhau. Ngược lại, cũng đã được chứng minh rằng việc cung cấp các chất kích thích RNAi cho tôm đã bị nhiễm có thể có tác dụng điều trị. Theo tài liệu có sẵn, việc đồng thời làm im lặng các protein cấu trúc và không cấu trúc của virus, cũng như nhắm mục tiêu cả các gen của vật chủ và virus, cải thiện đáng kể phản ứng điều trị. RNAi cung cấp một chiến lược thay thế phù hợp bằng cách phân hủy mRNA chịu trách nhiệm cho các protein quan trọng của virus, ngăn chặn hiệu quả sự hình thành các hạt virus chức năng. Hiệu quả của RNAi đã được chứng minh trong việc chống lại nhiều bệnh nhiễm virus. Nhiều cuộc nghiên cứu đã tiến hành việc ức chế có chọn lọc các gen cụ thể bằng cách sử dụng dsRNA theo trình tự để ngăn chặn sự sao chép của các virus gây bệnh quan trọng như TSV, IHHNV, YHV, WSSV, LSNV và GAV ở tôm.
Sự bảo vệ bằng vaccine RNA nano mới chống lại virus hội chứng đốm trắng ở tôm
Chiến lược giao hàng của các phân tử RNAi
Phương pháp cung cấp các phân tử điều trị trong liệu pháp dựa trên RNAi là một mối quan tâm quan trọng. Để hiểu chức năng của gen và quản lý bệnh trong các sinh vật thuỷ sinh khác nhau, cần thiết phải tối ưu hóa các giao thức hiệu quả để cung cấp các phân tử RNA vào tế bào hoặc sinh vật. RNAi có tiềm năng lớn trong việc điều trị một loạt các bệnh. Tuy nhiên, việc chuyển giao RNAi từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng thực tế gặp phải những thách thức trong việc cung cấp các phân tử RNA đến các tế bào cụ thể của mục tiêu điều trị trong sinh vật. Có nhiều rào cản tồn tại, cả bên trong và bên ngoài tế bào, đòi hỏi phải thiết kế tỉ mỉ các chiến lược giao hàng.
Nhiều kỹ thuật giao hàng đã được phát triển để vận chuyển hiệu quả các phân tử RNAi, cả trong môi trường phòng thí nghiệm và trong các sinh vật sống. Những phương pháp này bao gồm điện di, tiêm vi, cung cấp bằng đường miệng, hệ thống dựa trên polyme, hệ thống dựa trên protein và hạt nano lipid (Hình 1). Phương pháp được lựa chọn sẽ phụ thuộc vào mục tiêu của nghiên cứu, các loại tế bào sẽ được nhắm mục tiêu, và/hoặc khả năng tiếp cận của mục tiêu. Mỗi chiến lược giao hàng đều có lợi ích và bất lợi riêng.
Giao hàng hiệu quả nhất của các phân tử RNAi đã đạt được thông qua việc tiêu thụ đường miệng các vi khuẩn giàu dsRNA và các tinh trùng tôm nước mặn còn sống (Artemia) (tế bào trứng được thụ tinh từ sự kết hợp của trứng cái với tinh trùng đực), và đường miệng nổi bật như là cách tiếp cận hứa hẹn nhất cho việc cung cấp RNAi trong môi trường thủy sinh.
Thách thức trong liệu pháp RNAi
RNAi đã được công nhận như một kỹ thuật mạnh mẽ để điều tiết chức năng gen và được xem như một cách tiếp cận hứa hẹn trong việc kiểm soát các tác nhân gây bệnh trong nuôi trồng thủy sản. Mặc dù có sự hào hứng đối với cơ chế sinh học ấn tượng này để điều chỉnh chính xác gene, nhưng vẫn còn nhiều thách thức và xem xét cần được giải quyết trước khi liệu pháp RNAi có thể được thực hiện thực tế trong nuôi trồng thủy sản tôm. Những thách thức này bao gồm nguy cơ của những tác động không nhắm mục tiêu, sự kích hoạt miễn dịch bẩm sinh, và đặc biệt là việc quản lý thành công các tác nhân RNAi trong cơ thể sống.
Đảm bảo tính đặc hiệu của các phân tử RNAi là rất quan trọng để tránh sự im lặng không mong muốn của các gen không nhắm mục tiêu. Những tác động không nhắm mục tiêu, nơi mà các gen không mong muốn bị ức chế, có thể dẫn đến những hậu quả không mong muốn và tác dụng phụ tiềm ẩn. Tính đặc hiệu lý thuyết của RNAi không được thực hiện đầy đủ, và các hiệu ứng ngoài mục tiêu đại diện cho một thách thức quan trọng trong lĩnh vực liệu pháp dựa trên RNAi. Tác động tổng thể của các siRNA riêng lẻ đối với toàn bộ bộ gen chủ yếu là không rõ ràng và khó đoán trước. Một số công cụ thiết kế tính toán đã được tạo ra để đánh giá hệ thống và chính xác các tác động ngoài mục tiêu của RNAi giữa các trình tự cụ thể và các gen mục tiêu.
Việc cung cấp hiệu quả các phân tử RNAi đến các tế bào hoặc mô cụ thể vẫn là một trở ngại chính trong việc phát triển liệu pháp RNAi an toàn và hiệu quả trong cơ thể sống. Vì vậy, điều quan trọng là có các kỹ thuật giao hàng phù hợp để tăng cường nồng độ của các trình tự cụ thể trong các tế bào và hỗ trợ trong việc giải phóng chúng vào tế bào. Việc chọn lựa không đúng một vectơ giao hàng có thể làm giảm hoạt động silencing gene, tăng các tác động không mong muốn và dẫn đến độc tính. Việc vượt qua các rào cản giao hàng cụ thể cho tế bào và mô là rất quan trọng để liệu pháp RNAi hiệu quả.
Một mối quan tâm thực tiễn quan trọng khác cần được xem xét là khả năng một số virus có thể né tránh sự ức chế do RNAi điều chỉnh. Sự né tránh này có thể xảy ra thông qua các đột biến trong vùng nhắm mục tiêu và sự hiện diện của các chất ức chế virus. Để đối phó với sự xuất hiện của các virus kháng thuốc, một chiến lược là nhắm mục tiêu đồng thời nhiều trình tự virus bằng cách sử dụng một nhóm các trình tự RNAi, và còn có nhiều chiến lược khác.
Ngoài ra, các phân tử RNAi và các axit nucleic khác có khả năng kích hoạt phản ứng miễn dịch bằng cách được nhận diện như các bệnh nhiễm virus, kích hoạt hệ thống interferon. Tính miễn dịch (khả năng của một chất lạ, chẳng hạn như một kháng nguyên, để gây ra phản ứng miễn dịch trong cơ thể của con người hoặc động vật) của các phân tử RNAi, cùng với các hệ thống giao hàng được sử dụng, có thể dẫn đến những phản ứng miễn dịch không mong muốn hoặc giảm hiệu quả điều trị.
Việc điều khiển hiệu quả phản ứng miễn dịch và giảm thiểu bất kỳ tác dụng phụ liên quan đến miễn dịch nào là rất quan trọng để đảm bảo sự thành công của liệu pháp RNAi. Giải quyết những thách thức này thông qua nghiên cứu và tiến bộ công nghệ sẽ góp phần vào việc thực hiện thành công liệu pháp RNAi và tiềm năng của nó như một phương pháp điều trị có mục tiêu cho nhiều bệnh khác nhau.
Chế độ ánh sáng UV A có ảnh hưởng khác nhau đến tôm trắng Thái Bình Dương
Triển vọng
RNAi cung cấp một công cụ mạnh mẽ để chống lại các bệnh nhiễm virus, vi khuẩn và ký sinh trùng, gây ra những mối đe dọa nghiêm trọng đối với quần thể tôm. Bằng cách nhắm mục tiêu các gen cụ thể tham gia vào vòng đời của tác nhân gây bệnh hoặc phản ứng miễn dịch của tôm, RNAi có thể hiệu quả làm im lặng sự biểu hiện của những gen này, ức chế sự sinh trưởng và sao chép của các tác nhân gây bệnh. Cách tiếp cận này có thể giúp giảm thiểu sự bùng phát dịch bệnh, giảm tỷ lệ tử vong, và cải thiện sức khỏe tổng thể của giống tôm. Thêm vào đó, RNAi có thể được sử dụng để nâng cao hệ thống miễn dịch bẩm sinh của tôm, tăng cường khả năng kháng cự của chúng chống lại các tác nhân gây bệnh khác nhau.
Sự phát triển của công nghệ RNAi, từ phát hiện ban đầu đến các ứng dụng lâm sàng tiềm năng, đã rất đáng chú ý. RNAi mới đây đã nổi lên như một công cụ mạnh mẽ để ức chế gene và minh chứng cho hứa hẹn trong việc quản lý các bệnh virus ở tôm. Những sự hào hứng và mong đợi xung quanh RNAi là có cơ sở; tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức và xem xét cần được giải quyết cho việc ứng dụng thực tế của công nghệ hiện đại này trong nuôi trồng thủy sản. Những vấn đề này bao gồm việc thiết kế tỉ mỉ các cấu trúc RNA, tối ưu hóa liều lượng, chọn một chiến lược giao hàng hiệu quả, thực hiện các điều chỉnh hóa học để tăng cường tính ổn định và cải thiện khả năng tiếp nhận tế bào.
Các phát hiện và hiểu biết mà chúng tôi thảo luận ở đây mang lại tiềm năng lớn cho liệu pháp dựa trên RNAi. Với sự gia tăng xảy ra của các đợt bùng phát virus trong các quần thể tôm, có yêu cầu khẩn thiết về các biện pháp điều trị nâng cao để quản lý và kiểm soát hiệu quả những bệnh này. Nếu các thách thức đã nêu có thể được giải quyết theo một cách hợp lý và hệ thống, thì các liệu pháp dựa trên RNAi có tiềm năng đáng kể trong việc chống lại các tác nhân virus này trong nuôi trồng thủy sản tôm so với các phương pháp thông thường, đặc biệt là về tính đặc hiệu, hành động có mục tiêu và giảm thiểu tác động môi trường.
Mặc dù còn nhiều trở ngại phía trước, RNAi vẫn là con đường hứa hẹn nhất cho việc phát triển các phương pháp điều trị mạnh mẽ và đổi mới chống lại các bệnh virus ở tôm. Tuy nhiên, cần có thêm nỗ lực nghiên cứu và phát triển để vượt qua các thách thức hiện có và đưa liệu pháp đổi mới này vào ứng dụng thực tế.
Giờ đây, khi bạn đã đến cuối bài viết …
… hãy xem xét việc hỗ trợ sứ mệnh của GSA nhằm thúc đẩy các thực hành thủy sản có trách nhiệm thông qua giáo dục, vận động và đảm bảo bên thứ ba. Công việc của Advocate nhằm ghi lại sự tiến hóa của các thực hành thủy sản có trách nhiệm và chia sẻ kiến thức rộng lớn của mạng lưới đóng góp của chúng tôi.
Bằng cách trở thành thành viên của Global Seafood Alliance, bạn đang đảm bảo rằng tất cả các công việc cạnh tranh mà chúng tôi thực hiện thông qua quyền lợi, tài nguyên và sự kiện cho thành viên có thể tiếp tục. Chi phí cho tư cách thành viên cá nhân chỉ là 50 đô la mỗi năm.
Bạn chưa phải là thành viên GSA? Hãy tham gia với chúng tôi.
Hỗ trợ GSA và Trở thành Thành viên
Bài viết liên quan
Sức khỏe & Phúc lợi
RNA đôi chống lại các gen WSSV cung cấp sự bảo vệ kháng virus ở tôm
Việc làm im lặng các gen trong virus hội chứng đốm trắng (WSSV) có vai trò quan trọng trong sự sao chép có thể cung cấp hiệu ứng kháng virus mạnh mẽ và do đó giảm tỷ lệ tử vong ở tôm. Do đó, các tác giả đã thiết lập một nghiên cứu để đánh giá hiệu quả kháng virus của RNA đôi (ds) RNA chống lại các gen WSSV không cấu trúc.
Nguồn : https://www.globalseafood.org/advocate/how-rnai-based-therapies-combat-viral-shrimp-diseases/
