Số điện thoại: 024 6683 9670
[Vietnamese]
[English]

Những xu hướng mới trong vi sinh

26/12/2015

Tiến sĩ Linda Wegley Kelly, một nhà sinh thái học vi sinh biển tại Khoa Sinh học - Đại học Bang San Diego trao đổi với Tiến sĩ Tanuja Koppal về những điều đã thay đổi trong lĩnh vực này từ năm 2001, khi bà bắt đầu làm việc trong phòng thí nghiệm. Trong khi công nghệ gen và giải trình tự đã trở nên dễ dàng hơn và rẻ hơn thì nghiên cứu trên phần thông tin sinh học trở nên thiếu hấp dẫn hơn về khối lượng dữ liệu cần phải phân tích. Trong khi các hệ thống thu thập và bảo quản mẫu đã trở nên thuận tiện và có thể tùy chỉnh thì sử dụng tự động hóa trong vi sinh vẫn còn khá hạn chế. Sự nhiễm khuẩn vẫn còn là một mối lo lớn và các giao thức phải được vạch ra và thực hiện một cách nghiêm túc.

Tiến sĩ Linda Wegley Kelly, một nhà sinh thái học vi sinh biển tại Khoa Sinh học - Đại học Bang San Diego
Tiến sĩ Linda Wegley Kelly, một nhà sinh thái học vi sinh biển tại Khoa Sinh học - Đại học Bang San Diego

Hỏi: Đâu là trọng tâm trong nghiên cứu của bà?

Đáp: Trọng tâm nghiên cứu của chúng tôi là sinh thái học vi khuẩn trong đại dương. Chúng tôi cũng nghiên cứu bệnh xơ nang, theo dõi vi khuẩn trong phổi và ruột. Chỉ một số người trong PTN nghiên cứu vi khuẩn nhưng rất nhiều người nghiên cứu virus. Công việc của tôi chủ yếu liên quan đến các dự án về môi trường trong đại dương, quan sát vi khuẩn kết hợp với san hô, mặc dù tôi cũng nghiên cứu một số virus.

Hỏi: Bà phải làm gì để thực hiện các loại nghiên cứu này trong đại dương?

Đáp: Chúng tôi ra thực địa rất nhiều và thu thập các mẫu nước từ nhiều loại rạn san hô khác nhau. Chúng tôi quan sát cả hai loại rạn san hô khỏe mạnh và suy thoái, nghiên cứu các vi sinh vật sống ở đáy san hô, tảo, các vi khuẩn sống trên bề mặt, và cả những vi khuẩn sống trong cột nước bao quanh các hệ sinh thái này. Chúng tôi thấy nhiều thay đổi trong chất lượng nước về mặt chất dinh dưỡng và cộng đồng vi khuẩn trong các vùng khác nhau của đại dương.

Hỏi: Bà thu thập mẫu nước như thế nào?

Đáp: Chúng tôi thu thập lượng lớn nước, khoảng 100 lít, cô đặc chúng về khối lượng nhỏ bằng cách sử dụng các bộ lọc. Chúng tôi cũng thu thập nước để thực hiện tất cả thử nghiệm hóa học môi trường nước, chúng tôi thu thập vào lọ Niskin và lọc vào các lọ nhỏ để mang về phân tích. Chúng tôi cũng mang về nhiều san hô và các mẫu tảo khác nhau. Trong các dự án khác, quan sát các mẫu xơ nang từ người, chúng tôi đang thu thập nước bọt là chủ yếu.

Hỏi: Làm thế nào để giữ mẫu không bị lây nhiễm chéo hay bị nhiễm bẩn?

Đáp: Chúng tôi thực hiện nhiều nghiên cứu bộ gen trên các mẫu và khi bạn khuếch đại DNA bằng cách sử dụng PCR, bạn phải giữ DNA sau khuếch đại PCR ở một tòa nhà khác do nó có thể dễ dàng làm nhiễm bẩn mẫu chưa khuếch đại. Chúng tôi luôn cách ly DNA và thiết lập thử nghiệm PCR trong một PTN sạch. Thiết bị Thermocyclers được sử dụng để hoàn thành PCR và tất cả DNA khuếch đại được lưu trữ tại một nơi khác. Chúng tôi không bao giờ mang thiết bị như pippet qua lại giữa 2 tòa nhà. Chúng tôi đã có một số vấn đề về nhiễm bẩn và rất khó để khử nhiễm bẩn khi chuyện này xảy ra. Điều này là rất quan trọng khi chúng tôi truyền đạt và đào tạo người mới trong PTN.

Hỏi: Bà thường kiểm tra những chất gây nhiễm thông thường nào?

Đáp: Chúng tôi thường tách virus khỏi cộng đồng vi khuẩn bằng cách sử dung cesium chloride và siêu ly tâm. Quan trọng là giảm lượng acid nucleic của vi khuẩn khi giải trình tự một thư viện metagenomic vi-rút do hệ gen lớn hơn rất nhiều. Chúng tôi thử nhiễm bẩn DNA do vi khuẩn trong các thư viện gen bằng cách khuếch đại gen 16S rRNA sử dụng nền vi khuẩn cụ thể. Luôn khó để chấm dứt vấn đề nhưng bạn chắc chắn có thể tối giản sự lây nhiễm chéo.

Hỏi: Bà thường sử dụng những thiết bị nào trong PTN của mình?

Đáp: Chúng tôi có rất nhiều hệ thống giải trình tự gen, thermocycler, kính hiển vi, hệ thống microarray và các loại công cụ khác để chuẩn bị và chiết tách mẫu thường xuyên. Chúng tôi có nhiều thiết bị chuyên dụng có thể sử dụng trong lĩnh vực này. Chúng tôi có một kính hiển vi hiện trường có thể mang theo, nó được thiết kế để di chuyển dễ dàng. Chúng tôi làm việc trên toàn thế giới: ở Caribe, các đảo tại trung tâm Thái Bình Dương, Polynesia thuộc Pháp và Australia. PI của chúng tôi, Tiến sĩ Forest Rowher, đã nghiên cứu ở Bắc Cực, ngoài khơi nước Nga năm ngoái.

Hỏi: Bà có nhận thấy xu hướng hay thay đổi nào trong lĩnh vực vi sinh không?

Đáp: Giải trình tự chắc chắn đã trở nên rẻ hơn nhiều. Vài năm trước, chúng tôi từng nghiên cứu với các thư viện nhỏ chứa vài trăm trình tự. Hiện nay, chúng tôi có hơn một triệu trình tự mỗi thư viện và vì thế năng lực tính toán thường là một hạn chế. Là nhà sinh vật, chúng tôi phải đối mặt với việc xử lý lượng lớn thư viện giải trình. Hầu hết sự đa dạng của vi-rút là chưa được biết đến, nhưng bây giờ, với tất cả khả năng giải trình tự, những gì chưa biết đang dần trở nên được biết đến. Vài năm trước, rất nhiều trình tự vi khuẩn được biết là có tác động lâm sàng. Vì vậy, chúng là mầm bệnh hoặc vi khuẩn có thể được phát triển trong PTN. Hiện nay, với công nghệ gọi là bộ gen khuếch đại đơn bào (SAGs), bạn có thể phân loại vi khuẩn hay tế bào virus từ môi trường của chúng, cô lập một tế bào và sau đó giải trình tự bộ gen của tế bào đó trực tiếp mà không cần phải phát triển nó trên đĩa. Chúng tôi chỉ có thể nuôi cấy 0.1% tất cả vi khuẩn. Vì thế, nếu chúng tôi phải phát triển tế bào để giải trình tự thì chúng tôi chỉ nghiên cứu được một phần rất nhỏ sự đa dạng của vi sinh vật đang tồn tại. Với các công nghệ mới, chúng tôi có thể nghiên cứu vi khuẩn xuất hiện một cách tự nhiên trong môi trường, không chỉ những vi khuẩn có thể phát triển bằng nuôi cấy hay mầm bệnh.

Hỏi: Bà có tận dụng tất cả tiến bộ tự động hóa trong PTN có sẵn hiện nay không?

Đáp: Chúng tôi không thực hiện các nghiên cứu thông lượng cao, vì thế chúng tôi không có các hệ thống robot. Chúng tôi có một dự án phải thu thập hàng ngàn mẫu và chúng tôi đang suy nghĩ về cách xử lý mẫu nếu có khoảng 1200 mẫu trong vài tuần. Chúng tôi có thể sử dụng robot nhưng bước đầu tiên vẫn phải thực hiện bằng tay. Chúng tôi vẫn đang bắt đầu với một mẫu trong túi cần phải được hòa tan trong chất đệm và được di chuyển đến một đĩa. Vì vậy, chúng tội bị giới hạn bởi các bước có thể tự động được.

Hỏi: Có bất kì cải tiến nào trong các tùy chọn đối với việc thu thập và lưu trữ mẫu không?

Đáp: Thu thập mẫu vẫn giống như khi bạn nghiên cứu trên thuyền hay trên thực địa. Tuy nhiên, đã có một số tiến bộ thú vị để bố trí mẫu trong tủ lạnh khi chúng được thu thập và phân tích. Hiện nay, chúng tôi có một cơ sở dữ liệu với mã vạch cho tất cả các mẫu. Rất khó để có thể quay lại và đóng mã vạch cho tất cả các mẫu mà chúng tôi đã thu thập trong thập kỉ qua. Tuy nhiên, có được hệ thống này sẽ giúp chúng tôi tìm được mẫu một cách dễ dàng hơn. Chúng tôi cũng có các hệ thống dự phòng cho tủ lạnh. Nếu mất điện thì báo động sẽ hoạt động, chúng tôi sẽ được thông báo qua điện thoại và hệ thống dự phòng sẽ giải phóng dung dịch CO2 để mẫu có thể giữ lạnh trong vài ngày.

 Theo www.labmanager.com