NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI DI TRUYỀN VÀ ĐỘC LỰC CỦA CÁC CHỦNG VI RÚT GÂY BỆNH TIÊU CHẢY CẤP Ở LỢN DO PORCINE EPIDEMIC DIARRHEA VIRUS (PEDV)

Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) là một alphacoronavirus gây ra hội chứng tiêu chảy cấp tính ở lợn, với tỷ lệ tử vong đặc biệt cao ở lợn con sơ sinh. Trong những năm gần đây, PEDV cho thấy khả năng tiến hóa nhanh chóng thông qua nhiều cơ chế như đột biến điểm, chèn/xóa nucleotide và tái tổ hợp di truyền. Đáng chú ý, sự thay đổi tập trung nhiều nhất ở gene mã hóa protein gai (S protein) – yếu tố quyết định khả năng bám dính tế bào, độc lực cũng như tính kháng nguyên của vi rút. Hiện nay, PEDV được phân chia thành các nhóm chính G1, G2 và các biến thể S-INDEL, mỗi nhóm mang đặc điểm di truyền riêng và có mức độ gây bệnh khác nhau.

Bài viết này, Fivevet tổng hợp những dữ liệu mới nhất về tiến hóa của gene S, phân tích các biến đổi di truyền đặc trưng, cũng như mối liên hệ giữa các biến đổi này với độc lực (cả in vitro và in vivo). Những thông tin này không chỉ giúp ích cho công tác giám sát dịch tễ học mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và phát triển vắc xin PEDV hiệu quả hơn cho ngành chăn nuôi lợn.

1. Giới thiệu
Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) gây tiêu chảy cấp tính ở lợn, đặc trưng bởi tiêu chảy, nôn mửa và mất nước nghiêm trọng, dẫn đến tỷ lệ tử vong rất cao ở lợn con chưa cai sữa. Kể từ khi bùng phát thành đại dịch tại châu Á và lan sang Bắc Mỹ giai đoạn 2013–2014, PEDV đã trở thành một mối đe dọa dịch bệnh toàn cầu. Quá trình tiến hóa của vi rút - đặc biệt là những thay đổi tại gene S - liên tục tạo ra các chủng mới với độc lực và đặc tính kháng nguyên khác biệt, làm suy giảm hiệu quả bảo hộ của các vắc xin dựa trên chủng cổ điển.

2. Cấu trúc và phân loại di truyền của PEDV
PEDV là một vi rút có vỏ bọc, mang bộ gen RNA sợi đơn dương, thuộc chi Alphacoronavirus trong họ Coronaviridae. Các hạt vi rút có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 95–190nm (trung bình khoảng 130nm), bao quanh bởi lớp vỏ ngoài chứa các gai bề mặt hình chùy dài 18–23nm.

Bộ gen của PEDV dài khoảng 28 kilobase (kb), gồm 7 khung đọc mở (ORF), mã hóa 4 protein cấu trúc:
- N (Nucleocapsid)
- S (Spike)
- E (Envelope)
- M (Membrane)

Cùng ba protein không cấu trúc từ ORF1a, ORF1b và ORF3.
Lớp vỏ lipid kép bên ngoài chứa các protein S, E, M, bao bọc RNA bộ gen của vi rút. Cấu trúc bộ gen PEDV 28 kb mã hóa 7 đoạn chính: ORF1a, ORF1b, S, ORF3, E, M, N.

- Protein S: glycoprotein loại I (~1.383 acid amin) có nhiều epitope trung hòa, gồm hai miền S1 và S2. Đây là protein quan trọng trong việc nhận diện thụ thể và xâm nhập tế bào chủ. Miền S1 đặc biệt quan trọng cho trung hòa vi rút và quyết định sự đa dạng di truyền. Ở các biến chủng PEDV, miền này có thể mất hoặc chèn thêm acid amin, tạo nên sự đa dạng. Cơ chế tiến hóa chính của PEDV gồm: đột biến điểm, chèn/xóa (INDELs) và tái tổ hợp, tất cả đều ảnh hưởng đến khả năng gắn kết tế bào chủ và né tránh miễn dịch.
- Protein M: thành phần của vỏ ngoài, tham gia quá trình lắp ráp và giải phóng hạt vi rút. Protein này còn kích thích sản xuất alpha-interferon sau khi nhiễm và có vai trò trong trung hòa.
- Protein N: được bảo tồn cao, giữ vai trò quan trọng trong nhân lên và phiên mã của vi rút.
- Protein E: ảnh hưởng đến phản ứng miễn dịch của vật chủ, từ đó điều hòa sự nhiễm PEDV.
- ORF1a và ORF1b: mã hóa hai polyprotein (pp1a và pp1ab) liên quan đến sự sao chép và phiên mã bộ gen.
- ORF3: hoạt động như một coprotein, liên quan đến khả năng gây bệnh và độc lực.
 

 

Dựa trên trình tự gen S, phân loại PEDV theo gene S:
Hai genogroup chính: G1 (chủng cổ điển như CV777) và G2 (chủng biến dị bùng phát sau năm 2010).
- G1a, G1b: chủng cổ điển và biến thể S-INDEL.
- G2a, G2b: chủng biến dị, độc lực cao.

Ngoài ra, PEDV được chia thành:
- S-INDEL (G1b): có nhiều đột biến xóa/chèn trong miền S1 của protein gai, độc lực giảm hơn.
- Non-S INDEL (G2b): thường có độc lực cao, gây tiêu chảy nặng và tỷ lệ tử vong cao ở lợn con sơ sinh.

3. Các biến thể đặc trưng và ảnh hưởng đến độc lực
Các nghiên cứu cho thấy nhóm G1 chủ yếu lưu hành trước năm 2010, có độc lực trung bình; trong khi đó nhóm G2 xuất hiện mạnh từ sau năm 2010, gây ra nhiều đợt dịch với tỷ lệ tử vong rất cao (80–100% ở lợn con sơ sinh). Chủng S-INDEL được báo cáo tại Mỹ và châu Âu với độc lực nhẹ hơn.

Tổng hợp dữ liệu cho thấy có sự khác biệt rõ rệt giữa các nhóm PEDV về di truyền và độc lực. Nhóm G1 gắn liền với các vắc xin cổ điển, tuy nhiên sự xuất hiện và lưu hành chủ yếu của G2 trong thập kỷ qua đã làm giảm hiệu quả bảo hộ của các vắc xin này. Mặc dù, S-INDEL thường gây bệnh nhẹ hơn, nhưng vẫn có khả năng bùng phát dịch nếu gặp điều kiện thuận lợi.

Đáng chú ý, các thay đổi về glycosyl hóa hoặc vị trí gắn receptor trên protein gai có thể làm thay đổi độc lực. Các chủng PEDV đang lưu hành hiện nay thường là kết quả của tái tổ hợp và đột biến tích lũy, làm gia tăng tính đa dạng và gây khó khăn cho công tác phòng chống dịch bệnh.

4.  Kết quả nghiên cứu trên thế giới liên quan đến độc lực của các kiểu gene PEDV
Nhiều nghiên cứu đã so sánh bệnh tích và mức độ gây bệnh giữa các chủng G2 và S-INDEL. Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy độc lực của PEDV khác biệt rõ rệt giữa G1, G2 và S-INDEL. Đa số chủng G2 đại dịch (G2a, G2b) có tỷ lệ tử vong rất cao ở lợn sơ sinh (80–100%), trong khi phần lớn chủng cổ điển G1 ít gây chết. Nhóm S-INDEL nhìn chung kém độc lực hơn G2a.

Thử nghiệm trên lợn con sơ sinh cho thấy có sự khác biệt rõ rệt về tổn thương niêm mạc ruột, thời gian tiêu chảy, thời gian ủ bệnh, tải lượng vi rút thải qua phân và tỷ lệ tử vong giữa các chủng PEDV. Kết quả cho thấy:
- Chủng Iowa 106 chỉ gây khoảng 18% tử vong.
- Chủng OH 851 gây bệnh nhẹ và không có trường hợp tử vong.
- Ngược lại, một số chủng S-INDEL như CH/JSHA2024 lại có độc lực rất cao, gây 100% tử vong ở lợn con sơ sinh không có kháng thể mẹ.

Một nghiên cứu của Guangli Hu cho thấy, dù đàn lợn đã được tiêm vắc xin thương mại và có kháng thể IgG, IgA dương tính trong huyết thanh ở cả lợn nái và lợn con, nhưng vắc xin này vẫn không đủ khả năng bảo vệ trước chủng PEDV S-INDEL. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng mức độ nghiêm trọng của bệnh tiêu chảy do PEDV phụ thuộc vào nhiều yếu tố: trọng lượng sơ sinh của lợn con, sức khỏe và khả năng tiết sữa của lợn nái, nồng độ kháng thể mẹ truyền cũng như khả năng miễn dịch của từng cá thể lợn con.

5. Kết luận
Các nghiên cứu đã chỉ ra sự cần thiết phải xây dựng chiến lược phát triển vắc xin PEDV mới để thích ứng với quá trình tiến hóa di truyền liên tục của vi rút. Hiện nay, hầu hết các vắc xin thương mại được phát triển từ chủng cổ điển hoặc các chủng lưu hành trong những đợt dịch sớm, nên hiệu quả còn hạn chế trước các biến thể PEDV mới, đặc biệt là S-INDEL. Điều này khiến vắc xin hiện tại không đảm bảo khả năng bảo hộ hoàn toàn cho đàn lợn, làm tăng nguy cơ bùng phát dịch trong chăn nuôi.

Câu hỏi thường gặp:
1. Bệnh PEDV ở lợn là gì?
PEDV (Porcine Epidemic Diarrhea Virus) là một loại vi rút gây bệnh tiêu chảy cấp ở lợn, đặc biệt nguy hiểm cho lợn con sơ sinh với tỷ lệ tử vong có thể lên tới 100% nếu không có kháng thể mẹ.

2. Lợn nái mang kháng thể PEDV có thể bảo vệ đàn con hoàn toàn không?
Kháng thể từ lợn nái truyền qua sữa non giúp giảm tỷ lệ tử vong ở lợn con, nhưng không đảm bảo bảo hộ hoàn toàn, đặc biệt khi gặp phải chủng PEDV biến đổi mới.

3. Vắc xin PEDV hiện nay có hiệu quả không?
Các vắc xin thương mại hiện tại chủ yếu được phát triển từ những chủng cổ điển, vì vậy hiệu quả bảo hộ trước các biến thể mới như S-INDEL PEDV còn hạn chế, không đảm bảo an toàn tuyệt đối cho đàn lợn.

4. Vì sao cần phát triển vắc xin PEDV mới?
Do PEDV liên tục tiến hóa, đặc biệt ở gene S, các vắc xin thương mại từ chủng cổ điển ngày càng giảm hiệu quả. Phát triển vắc xin mới giúp thích ứng với biến thể và tăng cường khả năng bảo hộ đàn lợn.

5. Giải pháp nào giúp phòng chống PEDV hiệu quả?
Ngoài việc sử dụng vắc xin, người chăn nuôi cần thực hiện đồng bộ các biện pháp:
- Quản lý an toàn sinh học nghiêm ngặt.
- Bổ sung dinh dưỡng và tăng cường miễn dịch cho lợn nái để truyền kháng thể qua sữa non.
- Thường xuyên vệ sinh, khử trùng chuồng trại và dụng cụ chăn nuôi.
- Kết hợp giám sát dịch tễ để kịp thời phát hiện và xử lý ổ dịch.

Xem thêm:

- Phương pháp giải trình tự và ứng dụng trong thú y

- Ứng dụng công nghệ DNA tái tổ hợp trong sản xuất vắc xin PCV2 phòng hội chứng còi cọc trên lợn

- Ứng dụng của tế bào Marc 145, BHK21, Vero