TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Họ và tên nghiên cứu sinh: Huỳnh Văn Chương Tên luận án: Khảo sát một số đặc điểm bệnh lý của bệnh cầu trùng ở gà và nghiên cứu chế tạo chế phẩm sinh học sử dụng trong
Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu
Địa điểm lấy mẫu: Các trang trại và hộ chăn nuôi gia đình tại huyện Phú Vang - Thừa Thiên Huế
Phòng Thí nghiệm bộ môn Bệnh lý, Khoa Thú y - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội
Phòng Thí nghiệm Bộ môn Miễn dịch học và vắc xin- Viện công nghệ sinh học - Đại học Huế, Phú Vang - Thừa Thiên Huế.
Thời gian nghiên cứu
Vật liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu
Mẫu phân, máu, xác gà mắc bệnh cầu trùng các lứa tuổi, các đoạn ruột của gà mắc bệnh cầu trùng sau khi chết gồm: ruột non (tá tràng, không tràng, hồi tràng) và ruột già (manh tràng, kết tràng, trực tràng)
Gà mái đẻ trứng chuyên dụng 17-18 tuần tuổi, được tiêm đầy đủ các loa ̣i vắc xin, không mắc bệnh cầu trùng
Oocyst (noãn nang) cầu trùng được phân lập từ phân gà bị mắc bệnh cầu trùng
Gà 30 ngày tuổi dùng để thí nghiệm đánh giá hiệu quả phòng trị của chế phẩm sinh học có chứa kháng thể kháng cầu trùng gà
Giấy Whatman, túi thẩm tích, đĩa ELISA, ống fancol 15ml, 50ml, eppendorf 1,5ml và một số vật liệu thiết yếu khác
3.3.2 Thiết bị và hóa chất dùng cho nghiên cứu
Máy ly tâm cho ống Eppendorf, hệ thống máy đông khô lạnh Thermo Savant, máy Vortex - genic 2, máy ELISA tự động, khuấy từ IKA C-MAG HS 7, máy đúc Block, máy cắt Microton, máy phân tích huyết học tự động Cell Dyn
3700, máy soi gel Dolphin - Doc, máy lắc có điều nhiệt để nuôi tế bào
Thiết bị điện di, buồng điện di SDS-PAGE, cân phân tích, tủ lạnh, nồi hấp, tủ sấy, kớnh hiển vi quang học, buồng đếm Mc Master, micropipet 2-1000àl, một số máy móc và thiết bị thiết yếu khác
Ngoài các trang thiết bị trên, hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm:
Dung dịch muối NaCl bão hòa, Kali Dichromate (K2Cr2O7) 2,5%, môi trường dùng để bảo quản mẫu bệnh phẩm (formol 10%), hóa chất dùng để nhuộm tiêu bản: Cồn ở các nồng độ, xylen, parafin, thuốc nhuộm Haematoxylin, Eosin Vector pET200/D-TOPO, chủng E coli TOP10, BL21(DE3), Kit
ProBond TM tinh sạch protein của hãng Invitrogen (USA)
Bộ Kit tách chiết ARN tổng số “SV Total RNA Isolation System”, Z3100, Kit tổng hợp sợi AND bổ sung “First Strand cDNA Synthesis” của hãng Fermentas (Nhật Bản), các cặp mồi dùng cho phản ứng RT-PCR, PCR, bộ Kit dùng cho phản ứng PCR (Invitrogen), Kit tinh sạch sản phẩm PCR, “Wizard ® SV Gel and PCR CleanUp System” (Promega)
Yeast Extract (Difco - Mỹ), Trypton (Difco - Mỹ), EDTA (Sigma - Mỹ), axit acetic (Merk - Đức), Kanamycin, Ampicillin (Merk - Đức), X-gal (Sigma - Mỹ), agarose (Sigma - Mỹ), cồn tuyệt đối (Prolabo - Pháp), IPTG (Bio - Rad -
Mỹ, Môi trường dinh dưỡng SOC được cung cấp cùng với bộ “TA-cloning KIT” và “Vector pET200/D-TOPO”
Môi trường LB: 0,5% dịch chiết nấm men, 1% tryptone và 1% NaCl; Môi trường SOB: 2% peptone, 0,5% dịch chiết nấm men, 10mM NaCl, 2,5mM KCl, 10mM MgCl2 và 10mM MgSO4; Môi trường SOC: môi trường SOB và 20mM glucose; Môi trường TB: 1,2% peptone, 2,4% dịch chiết nấm men, 72mM
K2HPO4, 17mM KH2PO4 và 0,4% glycerol
Môi trường YJ: 2% glycerol, 1,5% tryptone, 2% dịch chiết nấm men, 0,25%
K2HPO4.12H2O, 0,016% KH2PO4, 0,05% NaCl và 0,025% MgSO47H2O
Môi trường M9ZB cải tiến: 1% N2HPO4.12H2O, 0,3% KH2PO4, 0,05% NaCl, 1% (NH4)2SO4, 0,2% MgSO4.7H2O, 1,5% glucose, 1% tryptone và 1% dịch chiết nấm men; Môi trường HSG: 1,49% glycerol, 0,7% dịch chiết nấm men, 1,35% tryptone, 0,014% MgSO4.H2O, 0,15% KH2PO4, 0,23% K2HPO4 và 0,5% glycine
Bộ Kit tách dòng “vector pGEM ® -T Easy Vector System”, Kit tách plasmid tái tổ hợp “PureLink ® Quick Plasmid DNA Miniprep” của hãng Invitrogen, Kit tách dòng: Champion™ pET Directional TOPO ® Expression, Kit tinh sạch protein ProBond TM Purification System của hãng Invitrogen
Chỉ thị phân tử protein “SDS-PAGE Molecular Weight Standards, Low Rang”, (Bio-RAD-Mỹ) Kháng nguyên tái tổ hợp 3-1E được sản xuất tại phòng miễn dịch học và vắc xin, Viện công nghệ sinh học Đại học Huế Các chất bổ trợ và hóa chất dùng trong phản ứng ELISA.
Nội dung nghiên cứu
3.4.1 Khảo sát các đặc điểm bệnh lý của bệnh cầu trùng ở gà
- Tỷ lệ nhiễm, cường độ nhiễm
- Bệnh tích đại thể và vi thể
- Chỉ tiêu huyết học của gà mắc bệnh cầu trùng
3.4.2 Nghiên cứu tách dòng gene mã hóa kháng nguyên, tạo plasmid mang gene kháng nguyên, biến nạp vào tế bào E coli
- Nghiên cứu tách dòng gene kháng nguyên
- Nghiên cứu tạo plasmid mang gene kháng nguyên
- Nghiên cứu biến nạp vào tế bào E coli
3.4.3 Nghiên cứu biểu hiện gene kháng nguyên, tách chiết, tinh khiết và định lượng kháng nguyên tái tổ hợp
- Nghiên cứu biểu hiện gene kháng nguyên và tối ưu điều kiện biểu hiện kháng nguyên
- Nghiên cứu tách chiết, tinh khiết kháng nguyên tái tổ hợp
- Nghiên cứu định lượng kháng nguyên tái tổ hợp
3.4.4 Kiểm tra độ tinh khiết và tính đặc hiệu của kháng nguyên tái tổ hợp
- Kiểm tra độ tinh khiết của kháng nguyên tái tổ hợp
- Kiểm tra tính đặc hiệu của kháng nguyên tái tổ hợp
3.4.5 Nghiên cứu sản xuất bột lòng đỏ trứng gà có kháng thể phòng trị bệnh
- Nghiên cứu liều lượng kháng nguyên thích hợp để tối miễn dịch cho gà
- Nghiên cứu lựa chọn tá chất gây miễn dịch cho gà
- Nghiên cứu tách chiết kháng thể từ lòng đỏ trứng gà
- Nghiên cứu định lượng kháng thể trong 1 đơn vị lòng đỏ trứng gà
- Đánh giá hiệu quả điều trị và phòng bệnh bằng bột lòng đỏ trứng gà có kháng thể.
Phương pháp nghiên cứu
3.5.1 Phương pháp theo dõi triệu chứng lâm sàng và xác định bệnh tích đại thể, vi thể của gà mắc cầu trùng
3.5.1.1 Phương pháp xác định tỷ lệ nhiễm, cường độ nhiễm và theo dõi triệu chứng lâm sàng
Các mẫu phân được xét nghiệm theo phương pháp phù nổi, đánh giá mức độ cảm nhiễm của gà Cường độ nhiễm được tính bằng mật độ Oocyst trên vi trường kính hiển vi: vi trường có từ 1-3 Oocyst 1 (+); 4-6 Oocyst 2 (+); 7-10 Oocyst 3 (+); trên 10 Oocyst 4 (+)
Triệu chứng lâm sàng của gà mắc bệnh cầu trùng bằng phương pháp quan sát, theo dõi và ghi chép hằng ngày các biểu hiện chung của đàn gà như: Gà ăn, uống (nhiều hay ít), dáng đi đứng, hoạt động của đàn gà, biểu hiện trạng thái của lông, màu sắc của mào, tích và trạng thái, màu sắc của phân
3.5.1.2 Phương pháp xác định bệnh tích đại thể
Tất cả các gà nhỏ và gà lớn ốm chết nghi mắc cầu trùng đều tiến hành mổ khám để kiểm tra bệnh tích đại thể bằng phương pháp mổ khám không toàn diện của Skrjabin để kiểm tra đường tiêu hóa ở ba đoạn: Manh tràng, ruột non và trực tràng, nạo niêm mạc soi tươi dưới kính hiển vi để tìm và quan sát Oocyst
3.5.1.3 Phương pháp xác định bệnh tích vi thể
Gà nghi mắc bệnh được tiến hành giải phẩu để thu mẫu ở các bộ phận như: Ruột non, hạch màng treo ruột, manh tràng, gan, thận, lách, phổi cho vào lọ vô trùng, ghi thông tin trên mỗi lọ để ký hiệu mẫu và được bảo quản trong Formol
10 % trước khi làm tiêu bản vi thể và soi kính Tiêu bản vi thể được làm theo quy trình tấm đúc bằng Parafin, nhuộm tiêu bản bằng Haematoxylin - Eosin (HE) tại
Bộ môn Bệnh lý, Khoa Thú y, Học viện Nông nghiệp Việt Nam Đọc kết quả dưới kính hiển vi quang học, chụp ảnh và mô tả
3.5.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu huyết học của gà mắc bệnh cầu trùng
Máu gà lấy vào buổi sáng trước khi cho ăn cho vào ống có chứa chất chống đông để phân tích các chỉ tiêu về hệ hồng cầu gồm: Số lượng hồng cầu (triệu/mm 3 máu); Hàm lượng Hemoglobin (g/l); Tỷ khối huyết cầu (%); Nồng độ huyết sắc tố trung bình của hồng cầu (g/dl); Lượng huyết sắc tố trung bình của hồng cầu (pg) và thể tích trung bình của hồng cầu (fl), các chỉ tiêu về hệ bạch cầu: Số lượng bạch cầu (nghìn/mm 3 ), công thức bạch cầu (%) và hàm lượng protein huyết thanh được xác định bằng máy tự động Celldyn -3700
3.5.3 Phương pháp tách chiết ADN để xác định loài cầu trùng gây bệnh ở gà
3.5.3.1 Thu thập và tinh sạch Oocyst cầu trùng gà
Mẫu phân gà nghi nhiễm Eimeria được thu nhận trên địa bàn Huyện Phú
Oocyst của ký sinh trùng được thu theo phương pháp phù nổi sử dụng nước muối NaCl bão hòa, sau đó soi dướ i kính hiển vi quang học với độ phóng đại 10x để khẳng đi ̣nh sự có mă ̣t của cầu trùng Di ̣ch thu được từ phương pháp phù nổi được xử lý với chất diệt khuẩn NaClO 5,7% sau đó được rửa lại nhiều lần bằng nước cất vô trùng và một lần với phosphat buffer saline 1X (PBS 1X) (Ding et al., 2012)
3.5.3.2 Phương pháp tách ADN tổng số của cầu trùng gà
ADN được tách từ Oocyst cầu trùng theo phương pháp của Carvalho et al
(2010) có sự cải tiến, Oocyst cầu trùng từ phân được thu nhận bằng phương pháp phù nổi và lắng cặn, tiếp theo bổ sung 1ml dung dịch NaClO 5,75%, ủ trên đá lạnh
30 phút Sau đó bổ sung một khối lượng tương đương hạt thủy tinh (0,1mM) trộn mạnh trong 2 phút để làm vỡ lớp vỏ ngoài của Oocyst ADN tổng số sau khi tách chiết được kết tủa với 2 thể tích của ethanol 100% lạnh, ủ ở - 20ºC trong 30 phút, ly tâm 15.000 vòng/phút trong 15 phút loại bỏ dịch nổi Tủa ADN được rửa với 70% ethanol lạnh, ly tâm 12.000 vòng/phút trong 5 phút (lặp lại 3 lần) Cuối cùng phần kết tủa được hũa tan bằng 50 àl dung dịch TE (50mM Tris-HCl, 10mM EDTA), pH: 7,2) hoặc nước cất vô trùng, ADN được bảo quản -20ºC trước khi tiến hành các thí nghiệm tiếp theo
3.5.3.3 Phương pháp PCR xác định các loài cầu trùng gà
ADN tổng số được sử dụng làm khuôn mẫu để thực hiện phản ứng PCR xác định sự có mặt của các loài cầu trùng Các cặp mồi đặc hiệu cho từng loài cầu trùng giống Eimeria được tham khảo theo (Carvalho et al., 2011)
3.5.4 Phương pháp phân lập gene mã hóa kháng nguyên 3-1E
3.5.4.1 Thiết kế mồi phân lập gene mã hóa kháng nguyên 3-1E
Vùng gene mã hóa tạo protein 3-1E của Eimeria được chọn làm vùng đích để thiết kế cặp mồi thu nhận gene 3-1E (có mã số trên GenBank là AF113613) Trình tự CACC được thêm vào ở đầu 5’ giúp tạo dòng định hướng cho sản phẩm PCR trong vector, 4 nucleotide này được thiết kế bổ sung cho phần lồi ra
(overhang) GTGG của vector pET200/D-TOPO Cặp mồi có trình tự như sau Topo3-1E.F:5’-CACCATGGGTGAAGAGGCTGATAC-3’; topo3-1E.R: 5’- TTAGAAGCCGCCCTGGTACA-3’ được thiết kế dự trên trình tự gene 3-1E đã công bố trên ngân hàng gene, mã số (AF13613)
3.5.4.2 Tách chiết ARN tổng số
ARN tổng số của cầu trùng gà Eimeria được tách chiết bằng Kit “SV Total
RNA Isolation System” Sợi ADN bổ sung đầu tiên được tổng hợp dựa trên Kit
“First Strand cDNA Synthesis” Sản phẩm ARN sau khi tách chiết được ghi kí hiệu mẫu và bảo quản -70ºC để sử dụng cho các thí nghiệm sau
3.5.4.3 Quy tri ̀nh phản ứng tổng hợp sợi ADN bổ sung
Sử dụng bộ Kit của hãng Fermentas (Nhật Bản) và được thực hiện như sau: Chuẩn bị thành phần phản ứng trong ống đặt trên đá gồm: ARN tổng số (0,1- 5,0àg), mồi oligo (dT) 1àl, DEPC (diethylpyro carbonat) 0,1%: bổ sung vào cho đủ 11àl, trộn và ly tõm nhẹ từ 3-5 giõy Ủ mẫu 70ºC trong 5 phỳt, để nguội mẫu trên đá và ly tâm nhẹ để thu dịch đọng trên thành ống eppendorf Đặt ống eppendorf trờn đỏ và thờm vào đệm phản ứng 4 àl (5x), ribonuclease 1àl (20 U/àl), 10mM hỗn hợp dNPT 2àl, trộn và ly tõm nhẹ Ủ ở 37ºC trong 5 phỳt sau đú bổ sung enzyme phiờn mó ngược 2àl (20 U/àl), ủ ở 37ºC trong 60 phỳt, dừng phản ứng bằng cách ủ ở 70ºC trong 10 phút, sau đó để nguội trên đá
3.5.4.4 Quy tri ̀nh phản ứng PCR phân lập gene 3-1E
Sợi ADN bổ sung thứ nhất sau khi được tổng hợp sử dụng làm khuôn mẫu cho phản ứng PCR phân lập gene mã hóa tạo kháng nguyên 3-1E với cặp mồi topo3-1E.F và topo3-1E.R
Thành phần PCR bao gồm: 3àl ADN, 25àl 2ì PCR master mix (2,4mM dNTP mỗi loại, 0,3 đơn vị Taq ADN polymerase (Thermo Fisher Scientific), 20 pmol mồi xuụi, 20 pmol mồi ngược, 2,5àl DMSO và bổ sung nước cất vụ trựng để đạt thể tớch phản ứng là 50àl PCR được thực hiờ ̣n trong mỏy luõn nhiệt (iCycler, Bio-Rad) theo quy trình sau: biến tính genome 95 o C/5 phút; tiếp đến là