Một trong những bệnh gây thiệt hại nặng nề nhất đối với ngành công nghiệp nuôi tôm trên thế giới trong thời gian gần đây là bệnh hoại tử gan tụy cấp tính AHPND hay thường được gọi là bệnh EMS.

 

Nguyên nhân gây nên bệnh này đã được báo cáo bởi nhóm nghiên cứu của GS. Lightner (Đại học Arizona) vào tháng 3/2013, theo đó nguyên nhân gây bệnh là do vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus (VP) gây nên. Vi khuẩn VP tấn công vào các tế bào biểu mô gan tụy tôm và sau đó gây chết tôm trong vòng 30 ngày sau khi thả tôm giống. Các nghiên cứu tiếp theo được tiến hành trong phòng thí nghiệm của giáo sư Timothy Flegel (Đại học Mahidol, Thái Lan), Giáo sư Chu-Fang Lo (Đại học Quốc gia Cheng Kung, Đài Loan) và GS. Lightner đã xác định được một plasmid lớn trên bộ gen của VP là nguồn gốc của các độc tố gây bệnh EMS tạo ra bởi dòng vi khuẩn đặc biệt này. Plasmids là các phân tử DNA mạch đôi dạng vòng nằm ngoài DNA nhiễm sắc thể. Chúng thường hiện diện trong vi khuẩn, đôi khi cũng có ở sinh vật có nhân thật (eukaryote) (ví dụ như vòng 2 micrometre ở nấm men Saccharomyces cerevisiae). Chúng có kích thước khoảng từ 1 đến hơn 400 kilobase pairs (kbp). Chúng có thể hiện diện chỉ một bản sao, đối với plasmid lớn, cho tới vài trăm bản sao trong cùng một tế bào. Plasmid thường chứa các gen hay nhóm gen (gene-cassettes) mang lại một ưu thế chọn lọc nào đó cho tế bào vi khuẩn chứa nó, ví dụ như khả năng giúp vi khuẩn kháng kháng sinh. Mỗi plasmid chứa ít nhất một trình tự DNA có vai trò là vị trí bắt đầu sao chép (ori hay origin of replication), mang lại cho plasmid khả năng tự sao chép độc lập với DNA nhiễm sắc thể.

 

Sau khi phân lập và giải trình tự gen của các plasmid này, các phương pháp PCR dùng để phát hiện chủng vi khuẩn VP gây bệnh EMS đã được phát triển bởi nhóm nghiên cứu của GS. Lo và GS. Flegel và được công bố rộng rải ra công chúng vào tháng 12/2013.

 

Hai phương pháp PCR phát hiện chủng vi khuẩn VP gây bệnh EMS dựa trên hai cặp mồi (primer) AP1 và AP2 được gọi tên là AHPND Primer set 1 và AHPND Primer set 2. Thử nghiệm với cặp mồi AP2 cho tỷ lệ dương tính chính xác 96%. Trong một nghiên cứu khác, GS. Flegel đã công bố một phương pháp PCR mới dựa trên cặp mồi AP3 cho kết quả dương tính chính xác 100% khi thử nghiệm trên 104 mẫu tôm nhiễm bệnh EMS. Trình tự các cặp mồi liên quan đã được công bố rộng rải và miễn phí kể từ 18/6/2014 tại trang web của Mạng lưới các Trung tâm Nuôi trồng thủy sản ở châu Á Thái Bình Dương (NACA). Ngoài ra, bộ kit PCR phát hiện EMS thương mại sử dụng công nghệ chuyển giao từ Đại học Arizona hiện cũng được bán trên thị trường (EMS-2, IQ2000).  

 

Sử dụng phương pháp xét nghiệm PCR, Mary Maningas (Đại học Santo Tomas, Philippines) đã công bố một báo cáo cho thấy chủng vi khuẩn VP gây bệnh EMS đã được phát hiện ở ba khu trang trại thuộc khu vực đảo Luzon của Philippines trên cả tôm thẻ chân trắngLitopenaeus vannamei và tôm sú P. monodon. Đây là nghiên cứu đầu tiên khẳng định sự xuất hiện của bệnh EMS ở Philippines.

 

Trong một báo cáo bởi Iftikhar Ahmad (Sở Thủy sản, Malaysia) trên 15 mẫu tôm nhiễm chủng vi khuẩn VP gây bệnh EMS (thông qua các phương pháp sinh hóa và mô bệnh học) cho thấy kết quả PCR chạy bằng các cặp mồi AP1, AP2 và AP3 không cho kết quả dương tính, trong khi đó, kết quả PCR sử dụng bộ kit PCR EMS-2, IQ2000 cho kết quả dương tính với tỷ lệ 13,3%. Các nhà nghiên cứu cho rằng rất có thể đang tồn tại 2 nhóm VP gây bệnh EMS tại Malaysia và lý do các cặp mồi AP1, AP2 và AP3 không thể phát hiện ra vi khuẩn VP gây bệnh EMS tại Malaysia đến nay vẫn chưa được biết rõ.

 

Nhằm tìm hiểu thêm về các kết quả phân tích PCR phát hiện EMS, GS. Kwai-Lin Thong (Đại học Malaya, Malaysia) đã cung cấp một bằng chứng cho thấy vi khuẩn VP có thể không phải là loài vi khuẩn Vibrio duy nhất gây bệnh EMS. Bà cho biết, các cặp mồi AP1, AP2, AP3 và cặp mồi dùng trong bộ kit PCR EMS-2, IQ2000 có trình tự tương đồng cao và có liên quan mật thiết với một loài vi khuẩn Vibrio có tên làVibrio sinaloensis [vi khuẩn này đã được phân lập từ tôm bệnh ở bang Sinaloa, Mexico] dựa trên toàn bộ trình tự bộ gen.    

 

Trong một báo cáo khác bởi Tiến sĩ Indrani Karunasagar (Đại học Nitte, Ấn Độ) cho biết, "Vibrio parahaemolyticus có liên quan đến tỷ lệ gây chết tôm ở Ấn Độ không có những đặc điểm của các chủng vi khuẩn gây bệnh AHPND." Khi phân tích PCR trên các mẫu tôm nhiễm EMS, bà cho biết các chủng vi khuẩn không phải VP cũng có thể cho kết quả dương tính với EMS khi chạy bằng các cặp mồi AP1, AP2 và AP3 vì các gen quy định độc tố tồn tại trên các plasmid và nó có thể lây truyền. Bà cho biết, các chủng VP gây bệnh EMS cho kết quả dương tính với PCR có thể không có các gen sản xuất ra độc tố bởi vì biểu hiện của các gen độc tố trên plasmid được kiểm soát bởi rất nhiều yếu tố. Bà đã công bố các bằng chứng về các kiểu hình, kiểu gen và các phân tích bộ gen cho thấy bệnh tôm xuất hiện ở khu vực bờ biển phía đông của Ấn Độ vào cuối năm 2013 có nguyên nhân do nhóm vi khuẩn Vibrio (Vibriosis) gây nên thay vì bệnh EMS.

 

Tiến sĩ Varaporn Vuddhakul (Đại học Prince of Songkla, Thái Lan) công bố một nghiên cứu khẳng định vai trò của các vật liệu di truyền của vi khuẩn lây truyền theo phương ngang cũng ảnh hưởng lớn đến kết quả phân tích PCR. Trong tổng số 129 mẫu vi khuẩn phân lập từ tôm có dấu hiệu lâm sàng của bệnh EMS và mẫu môi trường từ năm 2008 - 2014 ở miền nam Thái Lan cho thấy tất cả đều âm tính với VP gây bệnh EMS khi chạy bằng hai cặp mồi AP2 và AP3, nhưng tất cả 33 mẫu VP phân lập gần đây từ tôm bệnh EMS trong cùng khu vực nghiên cứu đều cho kết quả dương tính với cả hai cặp mồi AP2 và AP3. Từ kết quả nghiên cứu này, Tiến sĩ Varaporn Vuddhakul cho rằng tác nhân gây bệnh EMS có thể có nguồn gốc từ một bản sao (clone) của VP đã hiện diện trong khu vực trước đây, sau đó phát triển thành một chủng VP mới.

 

Dựa trên những thông tin nghiên cứu mới nhất về bệnh EMS trên tôm, sẽ là hơi sớm để có thể khẳng định rằng vi khuẩn VP là tác nhân trực tiếp gây bệnh EMS trên tôm. Những bằng chứng về việc lan truyền của plasmid mã hóa cho các gen gây độc tố trên vi khuẩn gây phá hủy các cấu trúc của tế bào gan tụy tôm dẫn đến hiện tượng tôm chết sớm sau khi thả giống cần được nghiên cứu sâu hơn để có thể khẳng định chính xác tác nhân gây bệnh EMS/AHPND.   

 

Giáo sư Flegel chỉ ra rằng không giống như bệnh virus, ví dụ như bệnh virus đốm trắng WSSV ở tôm, vi khuẩn gây bệnh EMS có thể không được kiểm soát hoàn toàn bằng cách loại bỏ các vật chủ trung gian mang mầm bệnh. Ông cho biết hiện nay chúng ta đã biết rằng các tác nhân gây bệnh trực tiếp của EMS là những độc tố Pir được mã hóa từ một plasmid, đó là những yếu tố di truyền có tính di động cao (dễ lan truyền). GS. Flegel khuyến cáo rằng hệ thống nuôi tôm khép kín với các biện pháp an toàn sinh học nâng cao cần được thực hiện để giải quyết sự lây lan của EMS trong hệ thống nuôi tôm toàn cầu.