Cách mạng hóa xét nghiệm chẩn đoán phân tử tại ao cho các bệnh nuôi trồng thủy sản với SeekIt™

Kit SeekIt™ thực địa phát hiện chính xác và nhanh chóng nhiễm trùng WSSV

SeekIt™ cung cáp giải pháp xét nghiệm chẩn đoán phân tử nhanh chóng, không cần thiết bị đối với các bệnh trong nuôi trồng thủy sản, phù hợp với độ nhạy của qPCR trong việc phát hiện WSSV đồng thời dễ sử dụng ngoài thực địa.

Nuôi trồng thủy sản là đóng vai trò quan trọng trong an ninh lương thực toàn cầu nhưng đang phải đối mặt với nhiều thách thức do sự bùng phát dịch bệnh tàn phá các trang trại nuôi trồng thủy sản. Các bệnh nuôi trồng thủy sản gây ra thiệt hại kinh tế ước tính hơn 6 tỷ đô la mỗi năm, ảnh hưởng đến hàng triệu người, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, nơi các đợt bùng phát có thể tàn phá cộng đồng và thậm chí có thể phá vỡ hoặc gây ra tình trạng thiếu hụt nguồn protein tiêu thụ tại địa phương hoặc trong các trường hợp nghiêm trọng trên toàn thế giới.

Những căn bệnh này lây lan nhanh chóng trong môi trường nước, thường dẫn đến tỷ lệ chết cao trong vòng vài ngày và khiến người nông dân không có nhiều thời gian để ứng phó trước khi mất toàn bộ ao nuôi. Phưogn pháp PCR định lượng (qPCR) đòi hỏi phải có thiết bị phòng thí nghiệm và vận chuyển mẫu giữa ao và phòng thí nghiệm. Các xét nghiệm kháng nguyên nhanh (RAT) cung cấp xét nghiệm thực địa nhanh chóng nhưng thiếu độ nhạy, đặc biệt là trong các trường hợp nhiễm trùng sớm, khi hành động kịp thời là rất quan trọng. Kit khuếch đại axit nucleic (NAAT) mới hơn chính xác hơn nhưng vẫn đòi hỏi các kỹ thuật viên phòng thí nghiệm có tay nghề cao, thiết bị và vật tư chuyên dụng. Để tăng cường an ninh lương thực và hỗ trợ các trang trại nuôi trồng thuỷ sản, các xét nghiệm thực địa đáng tin cậy, giá cả phải chăng và dễ sử dụng là rất cần thiết.

Seek Labs đã phát triển nền tảng SeekIt™ nhằm khắc phục tình trạng thiếu hụt xét nghiệm chính xác và dễ sử dụng trên toàn cầu. Đây là một nền tảng chẩn đoán phân tử tại điểm chăm sóc thế hệ mới, có khả năng phát hiện nhiều loại mầm bệnh do vi-rút, vi khuẩn hoặc ký sinh trùng trong vòng 30 phút hoặc ít hơn, từ khi lấy mẫu đến khi có kết quả, ngay tại nhiệt độ phòng. SeekIt tích hợp đầy đủ các thành phần quan trọng của chẩn đoán phân tử vào một hệ thống không cần thiết bị, phù hợp cho người dùng ngoài môi trường phòng thí nghiệm. Nhờ các công nghệ độc quyền của Seek Labs trong chiết xuất và khuếch đại axit nucleic, SeekIt cung cấp kết quả theo định dạng trực quan, dễ đọc thông qua các dải xét nghiệm dòng chảy bên (LFA) (xem Hình 1).

Hình 1: Kit test thực địa SeekIt™ WSSV là một xét nghiệm chẩn đoán phân tử toàn diện có chứa các gói phát hiện Seek Extraction™, Seek Amplification™ và LFA, cung cấp kết quả trong vòng 30 đến 45 phút kể từ khi thu thập mẫu.

SeekIt được tối ưu hóa cho các ứng dụng thử nghiệm thực địa trong điều kiện tài nguyên hạn chế, bao gồm nuôi trồng thủy sản, đồng thời vẫn duy trì khả năng chẩn đoán chất lượng cao mà không cần thiết bị, điện hoặc môi trường vô trùng. SeekIt đã được xác nhận là một thử nghiệm thực địa để phát hiện chính xác Virus hội chứng đốm trắng (WSSV). WSSV là tác nhân gây bệnh đốm trắng (WSD) cực kỳ nguy hiểm ở động vật giáp xác, đặc biệt là tôm và được Tổ chức Thú y Thế giới (WOAH) công nhận là mối đe dọa nghiêm trọng đối với nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày hiệu quả của SeekIt, được thực hiện bên ngoài bởi Phòng thí nghiệm sức khỏe động vật thủy sản (AAHL) Hoa Kỳ và Phòng thí nghiệm ShrimpVet, Việt Nam. Các xác nhận bên ngoài này chứng minh rằng Kit SeekIt WSSV thực địa có thể phát hiện đáng tin cậy tình trạng nhiễm WSSV ở tôm chỉ trong vòng 24 giờ, phù hợp với độ nhạy phân tử của xét nghiệm qPCR, tiêu chuẩn vàng hiện tại của phòng thí nghiệm, mà không cần thiết bị hoặc đào tạo chuyên môn trong 1/6 thời gian.

Hình 2A: So sánh khả năng phát hiện định tính tình trạng nhiễm WSSV giữa Bộ xét nghiệm WSSV thực địa SeekIt™ và Bộ xét nghiệm nhanh WSSV RP của Innocreate Biosciences. Xét nghiệm tôm với các mức độ nhiễm WSSV khác nhau (dựa trên kết quả qPCR). Các bộ xét nghiệm được chạy dựa trên các thẻ hướng dẫn tương ứng. SeekIt TM cần 30 đến 40 phút để hoàn tất và Innocreate cần 20 đến 30 phút để hoàn tất. Phía trên là hình ảnh các que thử LFA từ Bộ xét nghiệm WSSV thực địa SeekIt TM (phân tử) và Innocreate (xét nghiệm kháng nguyên), cho thấy sự có mặt hoặc không có vạch thử (T) và vạch đối chứng (C). Những hình ảnh này cho thấy SeekIt TM có thể phát hiện cụ thể mức độ nhiễm WSSV từ thấp đến trung bình ở tôm trong khi Innocreate chỉ có thể phát hiện mức độ nhiễm cao.

Hình 2B: Hiển thị đồ họa về độ nhạy chẩn đoán (DSe) và độ đặc hiệu (DSp) của cả Bộ xét nghiệm WSSV SeekIt™ và Bộ xét nghiệm Innocreate so với xét nghiệm qPCR.

Nghiên cứu xác nhận nội bộ: So sánh kit SeekIt™ WSSV thực địa với RAT thương mại và qPCR

Phương pháp

• Hai chân chèo từ mỗi con tôm được xét nghiệm bằng kit SeekIt WSSV thực địa.
• Các mẫu mang được thử nghiệm bằng xét nghiệm nhanh Innocreate WSSV RP.
• DNA bộ gen được chiết xuất và phân tích bằng qPCR đối với gen VP28 để định lượng bào tử WSSV.
• Tôm bị nhiễm bệnh được phân loại theo mức độ nhiễm trùng:

• • Thấp: < 10^3 bào tử

• • Trung bình: 10^3 đến 10^5 bào tử

• • Cao: 10^5 đến 10^7 bào tử

• • Rất cao: > 10^7 bào tử

Kết quả

Tôm không có mầm bệnh cụ thể (SPF) từ Homegrown Shrimp USA được nuôi tại Seek Labs (Salt Lake City, Utah) và bị nhiễm mô bị nhiễm WSSV (100 mg trên 1 gram trọng lượng tôm). Các mẫu được lấy sau 24 và 48 giờ sau khi nhiễm. Người dùng xử lý các mẫu này bằng kit WSSV SeekIt thực địa, cũng như tôm không bị nhiễm và đối chứng SeekIt (NTC và PTC) song song.

Cả Innocreate RAT và SeekIt WSSV Field Kit đều cho thấy độ đặc hiệu phù hợp với tiêu chuẩn phát hiện qPCR, nhưng chỉ có bộ SeekIt phù hợp với độ nhạy qPCR, phát hiện các trường hợp nhiễm trùng từ thấp đến trung bình (<10^5 bào tử/µL) thường gặp sau 24 giờ. Innocreate RAT có độ nhạy chẩn đoán tương đối (DSe) là 50%, phù hợp với 65,6% DSe đã báo cáo trước đây (Khoảng tin cậy: 52,7% đến 77%) trên tôm sản xuất nhưng không phát hiện được các trường hợp nhiễm trùng từ thấp đến trung bình (<10^5 bào tử/µL).

Hình 3A: Kết quả nghiên cứu bên ngoài tại AAHL so sánh kit SeekIt™ WSSV thực địa với giao thức thử nghiệm AAHL. Biên soạn độ chính xác của việc phát hiện WSSV bằng SeekIt™ so với phân tích qPCR của các mẫu được chiết xuất bằng Promega (tiêu chuẩn phòng thí nghiệm AAHL). 75% tôm 12 HPI và 100% tôm 24 và 36 HPI được phát hiện chính xác.

Hình 3B và 3C: Kết quả nghiên cứu bên ngoài tại AAHL so sánh kit SeekIt™ WSSV thực địa với giao thức thử nghiệm của AAHL. (B, bên trái) Hình ảnh đại diện của các dải LFA từ nghiên cứu tại các thời điểm nhiễm trùng khác nhau. (C, bên phải) Nhóm AAHL cần <1 giờ để xử lý tám con tôm bằng SeekIt TM. Ngược lại, thời gian trung bình cần thiết để chiết xuất DNA từ cùng số lượng mẫu bằng bộ dụng cụ chiết xuất Promega Wizard là khoảng bốn giờ, cộng thêm thời gian thiết lập và chạy qPCR là hai giờ.

Nghiên cứu xác nhận bên ngoài 1: So sánh Kit SeekIt™ WSSV thực địa với Tiêu chuẩn phòng thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm sức khỏe động vật thủy sản (AAHL) tại Đại học Florida Atlantic (FAU), Hoa Kỳ

Một nghiên cứu xác nhận bên ngoài tại Phòng thí nghiệm sức khỏe động vật thủy sản (AAHL), Chi nhánh FAU-Harbor, đã so sánh kit SeekIt WSSV thực địa với giao thức phòng thí nghiệm đã được thiết lập của AAHL để phát hiện WSSV ở tôm dựa trên:

1. Độ chính xác của nhiễm trùng
2. Thời gian để có kết quả
3. Dễ sử dụng

Người dùng AAHL đã xử lý các mẫu tôm sau 12, 24 và 36 giờ sau khi nhiễm bệnh. Hai người dùng được đào tạo theo giao thức AAHL chuẩn nhưng không có kinh nghiệm SeekIt trước đó đã tiến hành các thử nghiệm. SeekIt đã được so sánh với phương pháp qPCR trong phòng thí nghiệm của AAHL.

Kết quả

• Độ chính xác của lệnh gọi nhiễm trùng : SeekIt khớp kết quả qPCR với các mẫu sau 24 giờ và 36 giờ sau khi nhiễm trùng (Hình 3A, 3B).
• Thời gian cho kết quả : SeekIt cho phép người dùng mới xử lý 8 mẫu tôm trong vòng một giờ, so với 6 giờ đối với người dùng có kinh nghiệm chạy qPCR (Hình 3C).
• Dễ sử dụng : Nhân viên AAHL lưu ý rằng SeekIt dễ sử dụng mà không cần đào tạo trước và không yêu cầu thiết bị phòng thí nghiệm. Ngược lại, quy trình trích xuất DNA và qPCR tiêu chuẩn yêu cầu đào tạo chuyên biệt, thiết bị và diễn giải phức tạp.

AAHL kết luận SeekIt phát hiện chính xác WSSV chỉ sau 24 giờ kể từ khi nhiễm bệnh với độ chính xác tương tự như qPCR trong phòng thí nghiệm nhưng chỉ trong một phần nhỏ thời gian và không cần kỹ năng hoặc thiết bị chuyên dụng, giúp nó trở thành giải pháp lý tưởng để phát hiện WSSV ngay tại ao.

Nghiên cứu xác nhận bên ngoài 2: Đánh giá Kit SeekIt™ WSSV thực địa cho các tình huống cần thiết tại Phòng thí nghiệm ShrimpVet, TP.HCM, Việt Nam

Xác nhận bên ngoài thứ hai được thực hiện tại Phòng thí nghiệm ShrimpVet, Việt Nam, đánh giá SeekIt trong các tình huống thử nghiệm thực địa. Người dùng đã thử nghiệm tôm bị nhiễm và không bị nhiễm 24 giờ sau khi nhiễm và so sánh kết quả với qPCR.

Kết quả

• SeekIt phát hiện chính xác WSSV trong động vật chân bụng và mô cơ sau 24 giờ nhiễm bệnh.
• Người dùng có thể phân biệt tôm bị nhiễm bệnh và không bị nhiễm bệnh với độ nhạy và độ chính xác tương đương khi so sánh với qPCR.
• Bộ dụng cụ này dễ sử dụng, vận chuyển và triển khai tại hiện trường, rất lý tưởng cho việc theo dõi bệnh tật tại chỗ.

Hình 4: Kết quả nghiên cứu bên ngoài về kit SeekIt™ WSSV thực địa được thực hiện tại Phòng thí nghiệm ShrimpVet tại Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam.

Kết luận

SeekIt™ đánh dấu một bước đột phá trong thử nghiệm thực địa, giúp thu hẹp khoảng cách giữa các xét nghiệm qPCR có độ nhạy cao trong phòng thí nghiệm và các xét nghiệm kháng nguyên nhanh dễ sử dụng nhưng độ nhạy thấp. Kit SeekIt WSSV thực địa kết hợp độ đặc hiệu và độ nhạy của qPCR với khả năng sử dụng của các xét nghiệm kháng nguyên, cung cấp một giải pháp đáng tin cậy, nhanh chóng, mạnh mẽ và tiết kiệm chi phí để phát hiện sớm và chính xác WSSV. Kit SeekIt WSSV thực địa cho phép người nông dân phát hiện các bệnh nhiễm trùng sớm nhất là 24 giờ sau khi nhiễm trùng (<200 bào tử vi-rút trên mỗi mg tôm), cho phép có thêm thời gian cho các chiến lược quản lý dịch bệnh. Bộ dụng cụ chỉ cần một chân chèo duy nhất, khiến nó trở nên lý tưởng cho việc sàng lọc và giám sát tôm sống thường xuyên. SeekIt cũng có thể được điều chỉnh để phát hiện nhiều loại vi-rút, vi khuẩn và ký sinh trùng gây bệnh ở các loài nuôi trồng thủy sản. Các phiên bản đa năng trong tương lai sẽ cho phép phát hiện nhiều tác nhân gây bệnh từ một mẫu duy nhất, cải thiện việc theo dõi bệnh trên khắp các trang trại và trại giống. Seek Labs cũng đang phát triển kết nối kỹ thuật số để theo dõi kết quả tự động, chống giả mạo thông qua các thiết bị di động.

Theo Seek Labs

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/revolutionizing-pondside-molecular-diagnostic-testing-for-aquaculture-diseases-with-seekit/

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh

Đọc thêm:

• Ảnh hưởng của mật độ thả và loại rong biển làm nơi trú ẩn đến tỷ lệ sống, tăng trưởng và năng suất của cua con (Scylla paramamosain)
• Khẩu phần ăn từ thực vật tác động như thế nào đến sự cải thiện di truyền, hiệu quả thức ăn ở tôm thẻ chân trắng
• Ảnh Hưởng Của Stress Lạnh Đến Đặc Tính Hemolymp Của Tôm Thẻ Chân Trắng

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG