IAEA hiện đang kêu gọi các tổ chức nghiên cứu tham gia Dự án Nghiên cứu Phối hợp (CRP) mới về các phương pháp hạt nhân và phân tử phát hiện và mô tả đặc tính kháng kháng sinh (AMR) trong chăn nuôi. AMR là nguyên nhân gây ra hơn một triệu ca tử vong hàng năm, mối lo ngại đến sức khỏe toàn cầu và được mệnh danh là “đại dịch thầm lặng”. Thuốc kháng sinh được sử dụng trong chăn nuôi với mục đích điều trị, phòng bệnh và thúc đẩy tăng trưởng. Sự xuất hiện của AMR trong các hệ thống chăn nuôi và sự lây truyền của nó sang người là một vấn đề lớn, thực tế là hơn 2/3 số kháng sinh được bán trên toàn cầu được sử dụng cho động vật.
Sự tồn tại và lan rộng của tình trạng kháng kháng sinh là vấn đề lớn đối với sức khỏe. AMR gây ra 700.000 ca tử vong hàng năm và người ta ước tính rằng số người chết có thể tăng lên một người cứ sau ba giây, tương đương với 10 triệu người mỗi năm vào năm 2050 nếu AMR không được kiểm soát. Ngày nay, nhiều loại thuốc thế hệ đầu tiên, nếu không muốn nói là tất cả, đều không mang lại hiệu quả. Nghịch lý của thuốc kháng sinh là thông qua việc sử dụng chúng, chúng không chỉ ức chế nhiễm trùng mà còn chọn lọc sự xuất hiện và lan truyền tính kháng thuốc, trực tiếp làm giảm hiệu quả lâu dài của chúng. Cuộc khủng hoảng AMR được cho là do lạm dụng và sử dụng sai thuốc, cũng như thiếu sự phát triển thuốc mới của ngành công nghiệp dược phẩm, ước tính 80% thuốc kháng sinh được bán ở Hoa Kỳ được sử dụng cho động vật. Có tới 90% lượng kháng sinh dùng cho vật nuôi được bài tiết qua nước tiểu và phân, sau đó phân tán rộng rãi qua phân bón, nước ngầm và dòng chảy bề mặt. Việc giải phóng kháng sinh ra môi trường cũng ảnh hưởng đến cộng đồng vi sinh vật, tạo thành ổ vi khuẩn AMR tự nhiên và gây rủi ro lớn cho sức khỏe con người.
2/3 số thuốc kháng sinh hiện nay trên thị trường được sử dụng cho chăn nuôi. (Ảnh: M. Garcia/IAEA)
Các chương trình giám sát AMR chủ yếu tập trung vào việc phát hiện AMR ở con người và động vật vì mục đích an toàn thực phẩm, mà ít chú ý đến các cơ sở chăn nuôi, chế biến động vật. Việc giám sát AMR trong các cơ sở chế biến động vật bị hạn chế do thiếu các hướng dẫn, quy trình lấy mẫu và công nghệ hiệu quả về chi phí nhằm phát hiện và mô tả đặc tính của AMR. Hầu hết các phương pháp phân tích đều tập trung vào việc phát hiện AMR/ARG (gen kháng kháng sinh) trong vi khuẩn được nuôi cấy chọn lọc, nhưng nhiều loài vi sinh vật lại không thể nuôi cấy/khó phát triển.
Các kỹ thuật đồng vị ổn định và phân tử/genomic có thể cung cấp các phương pháp không phụ thuộc vào nuôi cấy để phát hiện khả năng kháng kháng sinh tiềm ẩn trong các mẫu động vật. Các chất kháng khuẩn từ lâu đã được sử dụng ở mức độ điều trị trong thức ăn chăn nuôi như là chất kích thích tăng trưởng để cải thiện hiệu quả sản xuất. Mặc dù các chất kích thích tăng trưởng kháng sinh (AGP) như vậy mang lại lợi ích cho ngành chăn nuôi, nhưng việc sử dụng chúng làm xuất hiện tình trạng kháng thuốc ở các vi khuẩn trong các cơ quan tiêu hóa. Do đó, việc xác định các giải pháp thay thế hiệu quả cho AGP sẽ là cách tiếp cận quan trọng để giảm việc sử dụng kháng sinh trong các cơ sở chăn nuôi.
Dự án mới này của IAEA hướng tới ba hệ thống chăn nuôi chính là lợn, gà và gia súc. CRP giúp xây dựng các quy trình hợp lệ/hài hòa để lấy mẫu và phân tích mẫu, đặc điểm phân bố kháng thuốc giữa các tác nhân truyền nhiễm ảnh hưởng đến vật nuôi, dữ liệu khoa học về hiệu suất của các chất thay thế cho AGP trong chăn nuôi và các chiến lược/hướng dẫn về thực hành chăn nuôi tối ưu giúp cải thiện an toàn sinh học và giảm thiểu AMR trong cơ sở chăn nuôi. Các kỹ thuật hạt nhân liên quan đến đồng vị như Co-60 (phát triển các chế phẩm sinh học para chiếu xạ dưới dạng AGP), Deuterium (kiểu hình AMR mới ở vi khuẩn khó phát triển), C-13 và N-15 (phương pháp tiếp cận axit amin được đánh dấu bằng đồng vị ổn định để kiểm tra độ nhạy của kháng sinh) và các kỹ thuật phân tử/genomic (như phản ứng chuỗi polymerase, giải trình tự và giải trình tự thế hệ tiếp theo) đều được sử dụng.
Vi quang phổ Raman là công nghệ dấu vân tay sinh hóa không nhãn và không phá hủy. Nó cung cấp “hồ sơ kiểu hình” nội tại của các tế bào đơn lẻ, tiết lộ biểu hiện gen, sinh tổng hợp các hợp chất, các thành phần đặc hiệu của tế bào, cấu trúc đặc trưng, trạng thái sinh lý hoặc chuyển đổi trao đổi chất. Các vi sinh vật hoạt động trao đổi chất nên kết hợp đơteri vào các tế bào thông qua chuỗi vận chuyển điện tử NADH/NADPH, dẫn đến liên kết cacbon-đơteri (C-D) hình thành tạo ra dải Raman đặc biệt trong phổ Raman đơn tế bào (SCRS). Kỹ thuật đồng vị Deuterium (DIP) có thể nghiên cứu vi khuẩn AMR ở cấp độ tế bào đơn, bằng cách thêm nước nặng vào các mẫu có chứa cộng đồng vi sinh vật. Số kháng thuốc có thể được phân biệt bằng cách kiểm tra dải C-D Raman trong SCRS. Sau khi thử nghiệm giả thuyết này trên vi khuẩn E. coli có thể nuôi cấy. DIP được áp dụng để điều tra vi khuẩn kháng kanamycin và carbenicillin trong các mẫu nước.
Theo dõi sự hấp thu deuterium trong các tế bào vi khuẩn đơn lẻ thông qua quang phổ tương quan Raman hai chiều
Từ khóa: Kháng kháng sinh; ẢMR; kỹ thuật đồng vị; AGP;
– CMD&DND –
