Virus dịch tả lợn châu Phi ASFV kháng cơ chế bảo vệ vật chủ như thế nào?

       Dịch tả lợn châu Phi (ASF) có tỷ lệ mắc bệnh và tỷ lệ tử vong cao ở trên cả lợn nhà và lợn rừng khiến ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngành chăn nuôi lợn trên toàn thế giới. Cho đến nay, vắc-xin vẫn được coi là biện pháp hứa hẹn nhất để ngăn ngừa và kiểm soát sự bùng phát ASF. Tuy nhiên, việc phát triển vắc-xin ASF bị trì hoãn và hạn chế bởi những lỗ hổng kiến thức hiện có trong việc trốn tránh miễn dịch của virus, sinh bệnh học, v.v. Các nghiên cứu gần đây đã tiết lộ rằng ASFV có thể sử dụng các chiến lược đa dạng để làm gián đoạn các cơ chế bảo vệ vật chủ thông qua các protein tự mã hóa dồi dào [1].

1. Bệnh dịch tả lợn châu Phi (African Swine Fever – ASF)

  a. Dịch tả lợn châu Phi bắt nguồn từ đâu?

       Dịch tả lợn châu Phi (ASF) lần đầu tiên được phát hiện ở Kenya vào những năm 1920 và dần dần lan rộng ra nhiều khu vực bao gồm Kavkaz, châu Phi cận Sahara và Đông Âu. Tại Việt Nam, bệnh dịch tả lợn châu Phi lần đầu tiên xâm nhiễm vào tháng 2/2019, sau đó lây lan ra phạm vi cả nước, buộc phải tiêu hủy trên 6 triệu con lợn, thiệt hại trên 30.000 tỷ đồng, ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số CPI năm 2020. Đến nay, dịch bệnh còn xảy ra ở nhiều địa phương trên phạm vi cả nước. Sau đó, sự xuất hiện và cùng tồn tại của các chủng  ASFV kiểu gen I và II đột biến tự nhiên, độc lực thấp đã đặt ra nhiều thách thức hơn cho việc phòng ngừa và kiểm soát dịch bệnh.

    b. Virus gây bệnh dịch tả lợn châu Phi

         Dịch tả lợn châu Phi gây ra bởi ASFV là một virus DNA sợi đôi, lớn và là thành viên duy nhất của họ Asfarviridae. Bộ gen dao động từ 170 đến 193 kilobase (kb) và mã hóa cho khoảng 150 đến 167 protein. ASFV chủ yếu lây nhiễm các tế bào tủy trong hệ thống thực bào đơn nhân của lợn (MPS) bao gồm: bạch cầu đơn nhân trong máu; đại thực bào cư trú mô và tế bào đuôi gai (DC). Vì các tế bào mà ASFV tấn công đều có vai trò quan trọng trong việc bắc cầu miễn dịch bẩm sinh và thích nghi của vật chủ, nên ASFV dễ dàng hơn trong việc trốn thoát miễn dịch và đồng thời ức chế miễn dịch. Hiện nay, Vắc-xin được công nhận là công cụ hữu ích nhất để ngăn ngừa và kiểm soát nhiễm vi-rút. Trong đó, vắc-xin sống giảm độc lực ASF (LAVs) đang được đánh giá có thể mang lại một số mức độ bảo hộ chống lại thách thức với các chủng cha mẹ tương đồng, được chứng minh là có hiệu quả. 

2. Ức chế sản xuất IFN-I và phản ứng kháng vi-rút do IFN gây ra

   a. Phản ứng kháng virus gây ra dịch tả lợn châu Phi do IFN-I

    Interferon loại I (IFN-I) đóng vai trò là chất trung gian miễn dịch quan trọng để hạn chế sự lây lan của nhiễm virus [2,3]. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng cả hai con đường cGAS-STING và RIG-I-MAVS đều liên quan đến việc sản xuất IFN-I trong quá trình xâm nhiễm ASFV [4,5]. Sau khi được tiết ra bên ngoài tế bào, IFN-I sẽ liên kết các thụ thể của chúng trên màng tế bào và bắt đầu JAK-STAT (Janus kinase-signal transducer and activator of transcription), dẫn đến sự điều hòa phiên mã của hàng trăm ISG (IFN-stimulated genes) [6,7,8]. Quá trình này thể hiện trạng thái kháng vi-rút trong vật chủ. Mặc dù miễn dịch do IFN-I tạo thành một tuyến phòng thủ hiệu quả trước sự xâm nhiễm của vi-rút, nhưng ASFV đã phát triển một số chiến lược để đối kháng với nó. Cụ thể, bộ gen của ASFV mã hóa nhiều protein có thể thao túng và né tránh phản ứng kháng vi-rút của vật chủ bằng các tương tác cụ thể với các yếu tố chính của con đường chính.

   b. Protein gây ức chế sản xuất IFN-I

       Một nghiên cứu đã chứng minh rằng một số protein được mã hóa trong bộ gen của ASFV nhắm mục tiêu con đường cGAS-STING có thể ức chế sản xuất IFN-I theo nhiều cách khác nhau [9]. Một trong các protein đó được mã hóa bởi các gen MGF của ASFV có thể làm suy yếu con đường tín hiệu STING-IRF3 chủ yếu bằng cách làm trung gian cho sự thoái hóa của các tín hiệu quan trọng. Các gen MGF nằm ở đầu cuối bên trái 40 kb và các vùng biến đổi 20 kb đầu cuối bên phải trong bộ gen ASFV, chủ yếu được nhóm lại thành MGF-100, MGF-110, MGF-300, MGF-360 và MGF-505/530. Đối với con đường RIG-I-MAVS để kích hoạt sản xuất IFN-I, protein pI267L có thể  phá hủy dạng ổn định của RIG-I và làm suy yếu sản xuất IFN-I qua trung gian RIG-I. Các nghiên cứu gần đây cũng đã tiết lộ rằng nhiễm ASFV gây ra sự gia tăng sản xuất pyruvate, làm tăng mức độ lactate dưới tác dụng của lactate dehydrogenase (LDH) [10]. Lactate cũng được biết đến là một chất ức chế tự nhiên con đường tín hiệu qua trung gian RIG-I, làm giảm sự biểu hiện của beta interferon (IFN-β) [11]. Còn với con đường JAK-STAT của IFN, con đường hạn chế đáng kể sự lây lan và nhân lên của virus, protein của ASFV chủ yếu ngăn chặn con đường này bằng cách làm trung gian cho sự thoái hóa của các tín hiệu quan trọng (ví dụ: JAK, STAT, IRF9). Trong đó, hai protein pI215L và pMGF360-9L ức chế phản ứng kháng vi-rút do IFN-I [12,13], trong khi protein pMGF505-7R ức chế phản ứng kháng vi-rút do IFN-II [14]. 

3. Ức chế kích hoạt viêm NLRP3 

     Các chất gây viêm protein 3 (NLRP3) chứa các miền NACHT, LRR và PYD đã trở thành một thành phần không thể thiếu của hệ thống miễn dịch bẩm sinh của vật chủ, vì nó có thể cảm nhận hiệu quả sự xâm nhập của virus và kích hoạt phản ứng viêm mạnh [15].

    Cần có hai tín hiệu để kích hoạt viêm NLRP3:

• Tín hiệu 1 (tín hiệu mồi): kích hoạt NF-κB; thúc đẩy phiên mã các gen tiền viêm (NLRP3, pro-IL-1β, pro-IL-18).
• Tín hiệu 2 (tín hiệu kích hoạt): kích hoạt lắp ráp NLRP3 gây viêm [16].

    Đáng chú ý, việc lắp ráp NLRP3 gây viêm sẽ thúc đẩy hơn nữa việc kích hoạt pro-caspase-1 [17]. Caspase-1 hoạt hóa có thể tách gasdermin D (GSDMD) trong liên kết để giải phóng đoạn đầu N-terminal của GSDMD (GSDMD-NT) [18]. GSDMD-NT oligome hóa trong màng tế bào và hình thành lỗ trên tế bào, từ đó bắt đầu quá gây chết pyroptosis. Pyroptosis hoạt động như một trong những cơ chế bảo vệ vật chủ để hạn chế sự nhân lên của virus và tạo điều kiện cho việc loại bỏ các tế bào bị nhiễm virus [19].Để chống lại phải ứng viêm, các protein pF317L, pH240R, pMGF505-7R, pD345L, pI215L và pMGF360-12L ức chế sự phiên mã của các gen tiền viêm. Đồng thời có nghiên cứu cho rằng, ASFV có thể sử dụng protease của mình (pS273R) để điều chỉnh pyroptosis [20].

4. Ứng dụng trong sản xuất vắc xin

      Miễn dịch bẩm sinh đóng vai trò là phòng tuyến quan trọng cơ chế bảo vệ chống lại virus xâm nhập của vật chủ. Tuy nhiên, hoạt động IFN-I và phản ứng viêm, hai thành phần chính của miễn dịch bẩm sinh, bị chặn đáng kể bởi các protein của ASFV. Do đó, những tác động mà việc trốn tránh miễn dịch qua trung gian protein của ASFV gây ra đối với sự nhân lên của virus, khả năng gây bệnh và độc lực in vivo cần được nghiên cứu đầy đủ, điều này có thể cung cấp thiết kế hợp lý cho sản xuất LAV. Trong đó, các gen liên quan đến ức chế miễn dịch H240R, MGF505-7R, E184L, I226R và A137R, đều đã được đề cập đến các báo cáo mới nhất về ASF LAVs. Sau khi xóa các gen này riêng lẻ khỏi các chủng ASFV có độc lực cao, có thể giảm đáng kể khả năng gây bệnh và độc lực ở các chủng virus.  

      Tuy nhiên, những kiến thức trên chỉ là một phần trong cách mà ASFV đối kháng với khả năng miễn dịch của vật chủ và cơ chế xâm nhiễm, gây bệnh của ASFV. Sự an toàn của LAV được phát triển theo phương pháp xóa gen luôn là một vấn đề gây tranh cãi. Nổi bật là chủng ASFV-G-ΔI177L, được xây dựng bằng cách xóa một gen I177L khỏi chủng phân lập Georgia 2007 có độc lực cao. Tất cả lợn được tiêm phòng vẫn bình thường về mặt lâm sàng, với hiệu giá virus huyết thấp và phản ứng kháng thể đặc hiệu với vi-rút mạnh [21]. Tuy nhiên, đánh giá về sự an toàn của vắc-xin ASFV-G-ΔI177L cho thấy sự phát tán virus từ lợn được tiêm phòng đã được phát hiện [22]. Vì vậy, để phát triển các loại vắc-xin mang lại hiểu quả tốt nhất việc tiếp tục nghiên cứu nhằm hiểu rõ hơn về cách ASFV xâm nhiêm và đối kháng với khả năng miễn dịch của vật chủ là hết sức cần thiết. 

5. Việt Nam có vắc-xin dịch tả lợn Châu Phi chưa?

     Từ 2/2020, nước ta chính thức nghiên cứu và sản xuất loại vắc-xin phòng bệnh này dưới sự phối hợp của chuyên gia đến từ Mỹ. Ngày 17/5/2022, Viện Nghiên cứu Nông nghiệp của Mỹ đã chính thức có thư gửi đến Cục Thú y Việt Nam để xác nhận là vắc-xin NAVET – ASFVAC đủ điều kiện an toàn và hiệu lực. Chiều 3/6/2022, Bộ NN&PTNT Việt Nam công bố kết quả nghiên cứu, sản xuất thành công vắc-xin dịch tả Châu Phi mang tên thương mại là NAVET-ASFVAC. Trước khi triển khai thương mại mở rộng trên cả nước thì Cục Thú y và Bộ NN&PTNT nước ta đã chỉ đạo tiêm phòng giám sát vắc-xin trong phạm vi hẹp với 600.000 liều trên đàn lợn trong độ tuổi 8 – 10 tuần. Sau khi được tiêm phòng sẽ có theo dõi lâm sàng kết hợp ghi chép thông tin hàng ngày về tình trạng sức khỏe của đàn lợn. Hiện mức độ bảo hộ vẫn chỉ dừng ở mức độ thử và khảo nghiệm chứ không phải là vắc-xin thương mại. Có thể cần ít nhất ba đến năm năm để có thể có vắc-xin thương mại thật sự hiệu quả cho bệnh dịch tả lợn châu Phi.

     Vì vậy, các trang trại chăn nuôi nên chủ động phòng ngừa bằng cách thực hiện các biện pháp đảm bảo an toàn sinh học, giúp giảm thiểu hệ lụy từ bệnh dịch tả lợn châu Phi. Luôn nâng cao cảnh giác để có thể có thể phát hiện nhanh và kiểm soát nếu bệnh dịch xuất hiện.

6. Giải pháp của ABT trong phòng chống dịch tả lợn châu Phi

      Để hỗ trợ tối đa việc phòng chống dịch tả lợn châu Phi, ABT cung cấp các giải pháp kit hóa chất xét nghiệm phát hiện virus dịch tả lợn châu Phi:

TOPSPEC® ASFV QPCR KIT (SQV-101)

 Với giá thành dễ tiếp cận và các ưu điểm sau:

• Quy trình đơn giản
• Thời gian PCR được tối ưu hóa trong 2 giờ
• Đa dạng loại mẫu đầu vào
• Độ nhạy và độ đặc hiệu cao
• Cung cấp mastermix thêm để chạy đối chứng (75 test)
• Tương thích với hầu hết các máy Realtime PCR trên thị trường: Rotor Gene Q (Qiagen), 7500, 7500 Fast (Thermo Fisher), AriaMX, Mx 3005p, Bioer, Dlab,…

  ABT tin rằng giải pháp trên có thể góp phần giúp các trang trại kiểm soát dịch tả heo châu Phi tối ưu và tiết kiệm chi phí.

  Mời tham khảo các sản phẩm khác tại: KIT XÉT NGHIỆM BỆNH TRÊN ĐỘNG VẬT

7. Nguồn tham khảo

1. Yu L, Zhu Z, Deng J, Tian K, Li X. Antagonisms of ASFV towards Host Defense Mechanisms: Knowledge Gaps in Viral Immune Evasion and Pathogenesis. Viruses. 2023 Feb 19;15(2):574 
2. Seo Y.J., Hahm B. Type I interferon modulates the battle of host immune system against viruses. Adv. Appl. Microbiol. 2010;73:83–101. doi: 10.1016/S0065-2164(10)73004-5. 
3. Fan W., Jiao P., Zhang H., Chen T., Zhou X., Qi Y., Sun L., Shang Y., Zhu H., Hu R., et al. Inhibition of African Swine Fever Virus Replication by Porcine Type I and Type II Interferons. Front. Microbiol. 2020;11:1203. doi: 10.3389/fmicb.2020.01203 
4. Garcia-Belmonte R., Perez-Nunez D., Pittau M., Richt J.A., Revilla Y. African Swine Fever Virus Armenia/07 Virulent Strain Controls Interferon Beta Production through the cGAS-STING Pathway. J. Virol. 2019;93:e02298-18. doi: 10.1128/JVI.02298-18 
5. Ran Y., Li D., Xiong M.G., Liu H.N., Feng T., Shi Z.W., Li Y.H., Wu H.N., Wang S.Y., Zheng H.X., et al. African swine fever virus I267L acts as an important virulence factor by inhibiting RNA polymerase III-RIG-I-mediated innate immunity. PLoS Pathog. 2022;18:e1010270. doi: 10.1371/journal.ppat.1010270 
6. Ezeonwumelu I.J., Garcia-Vidal E., Ballana E. JAK-STAT Pathway: A Novel Target to Tackle Viral Infections. Viruses. 2021;13:2379. doi: 10.3390/v13122379. 
7. Cai S., Zheng Z., Cheng J., Zhong L., Shao R., Zheng F., Lai Z., Ou J., Xu L., Zhou P., et al. Swine Interferon-Inducible Transmembrane Proteins Potently Inhibit African Swine Fever Virus Replication. Front. Immunol. 2022;13:827709. doi: 10.3389/fimmu.2022.827709 
8. Munoz-Moreno R., Cuesta-Geijo M.A., Martinez-Romero C., Barrado-Gil L., Galindo I., Garcia-Sastre A., Alonso C. Antiviral Role of IFITM Proteins in African Swine Fever Virus Infection. PLoS ONE. 2016;11:e0154366. doi: 10.1371/journal.pone.0154366. 
9. He W.R., Yuan J., Ma Y.H., Zhao C.Y., Yang Z.Y., Zhang Y., Han S., Wan B., Zhang G.P. Modulation of Host Antiviral Innate Immunity by African Swine Fever Virus: A Review. Animals. 2022;12:2935. doi: 10.3390/ani12212935 
10. Xue Q., Liu H., Zhu Z., Yang F., Song Y., Li Z., Xue Z., Cao W., Liu X., Zheng H. African Swine Fever Virus Regulates Host Energy and Amino Acid Metabolism To Promote Viral Replication. J. Virol. 2022;96:e0191921. doi: 10.1128/jvi.01919-21 
11. Zhang W., Wang G., Xu Z.G., Tu H., Hu F., Dai J., Chang Y., Chen Y., Lu Y., Zeng H., et al. Lactate Is a Natural Suppressor of RLR Signaling by Targeting MAVS. Cell. 2019;178:176–189.e15. doi: 10.1016/j.cell.2019.05.003 
12. Riera E., Garcia-Belmonte R., Madrid R., Perez-Nunez D., Revilla Y. African swine fever virus ubiquitin-conjugating enzyme pI215L inhibits IFN-I signaling pathway through STAT2 degradation. Front. Microbiol. 2022;13:1081035. doi: 10.3389/fmicb.2022.1081035.  
13.  Zhang K., Yang B., Shen C., Zhang T., Hao Y., Zhang D., Liu H., Shi X., Li G., Yang J., et al. MGF360–9L Is a Major Virulence Factor Associated with the African Swine Fever Virus by Antagonizing the JAK/STAT Signaling Pathway. mBio. 2022;13:e0233021. doi: 10.1128/mbio.02330-21.  
14. Li D., Zhang J., Yang W., Li P., Ru Y., Kang W., Li L., Ran Y., Zheng H. African swine fever virus protein MGF-505–7R promotes virulence and pathogenesis by inhibiting JAK1- and JAK2-mediated signaling. J. Biol. Chem. 2021;297:101190. doi: 10.1016/j.jbc.2021.101190. 
15. Zhao C., Zhao W. NLRP3 Inflammasome-A Key Player in Antiviral Responses. Front. Immunol. 2020;11:211. doi: 10.3389/fimmu.2020.00211.  
16. Jo E.K., Kim J.K., Shin D.M., Sasakawa C. Molecular mechanisms regulating NLRP3 inflammasome activation. Cell. Mol. Immunol. 2016;13:148–159. doi: 10.1038/cmi.2015.95.  
17. Huang Y., Xu W., Zhou R. NLRP3 inflammasome activation and cell death. Cell Mol. Immunol. 2021;18:2114–2127. doi: 10.1038/s41423-021-00740-6.  
18. 107. Liu X., Zhang Z., Ruan J., Pan Y., Magupalli V.G., Wu H., Lieberman J. Inflammasome-activated gasdermin D causes pyroptosis by forming membrane pores. Nature. 2016;535:153–158. doi: 10.1038/nature18629. 
19. 108. Kuriakose T., Kanneganti T.D. Pyroptosis in Antiviral Immunity. Curr. Top Microbiol. Immunol. 2019 doi: 10.1007/82_2019_189 
20. Zhao G., Li T., Liu X., Zhang T., Zhang Z., Kang L., Song J., Zhou S., Chen X., Wang X., et al. African swine fever virus cysteine protease pS273R inhibits pyroptosis by noncanonically cleaving gasdermin 
21. Borca M.V., Ramirez-Medina E., Silva E., Vuono E., Rai A., Pruitt S., Holinka L.G., Velazquez-Salinas L., Zhu J., Gladue D.P. Development of a Highly Effective African Swine Fever Virus vắc-xin by Deletion of the I177L Gene Results in Sterile Immunity against the Current Epidemic Eurasia Strain. J. Virol. 2020;94:e02017-19. doi: 10.1128/JVI.02017-19 
22. Tran X.H., Phuong L.T.T., Huy N.Q., Thuy D.T., Nguyen V.D., Quang P.H., Ngon Q.V., Rai A., Gay C.G., Gladue D.P., et al. Evaluation of the Safety Profile of the ASFV vắc-xin Candidate ASFV-G-DeltaI177L. Viruses. 2022;14:896. doi: 10.3390/v14050896