Định hướng nghiên cứu sinh học phân tử trong lĩnh vực ký sinh trùng

Ký sinh trùng được coi là tập hợp đa dạng nhất, gây bệnh ở nhiều đối tượng và việc phân loại nhóm, loài, chủng đặc biệt đối với một số loài anh em cần được phối hợp các phương pháp khác nhau, trước hết là áp dụng định loại sinh học phân tử. Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu những khái niệm sinh học cơ bản về chủng loại ký sinh trùng, các chỉ thị sinh học phân tử, một số phương pháp thông thường được sử dụng và những định hướng có tính chiến lược trong nghiên cứu sinh học phân tử ký sinh trùng. Tại Việt Nam, với những áp dụng sinh học phân tử nghiên cứu có kết quả trong gần 10 năm qua, hy vọng chúng ta cũng sẽ đẩy mạnh hơn những hướng cần thiết về dịch tễ học phân tử, bệnh học phân tử, xét nghiệm phân tử và những vấn đề phòng chống.
I.    NHỮNG ĐƠN VỊ PHÂN LOẠI CẦN QUAN TÂM
Hiện nay, ký sinh trùng được coi là tập hợp đa dạng nhất, nên việc phân loại về nhóm, loài, chủng trước đây được đã có phần thiếu chính xác, đặc biệt đối với một số loài gần nhau gọi là loài anh em (sibling species). Do vậy, nhiều khi phân loại hình thái học ký sinh trùng dễ gây nên phức tạp dẫn đến nhầm lẫn trong công tác chẩn đoán, điều trị, cũng như việc phân định tiến hoá của loài và họ ký sinh trùng. Sinh vật nói chung và ký sinh trùng nói riêng, được tập trung trong các đơn vị phân loại sau:
Loài (species): Là đơn vị cơ bản được sử dụng trong phân loại, thể hiện các đặc tính sinh học tự nhiên và sự tiến hoá của nhiều cá thể có quan hệ chung về mặt di truyền. Loài là khái niệm chung thể hiện theo các tiêu chuẩn về quan hệ sinh học lây nhiễm và sinh sản hữu tính. Những cá thể có phương pháp sinh sản vô tính hay tự sản (ví dụ vi sinh vật) không thể liệt kê theo cách phân loại loài như vậy. Từ đó nảy sinh sự nhầm tưởng và cần có hai khái niệm về loài: loài sinh học và loài di truyền học. Loài sinh học nhiều lúc không đại diện đầy đủ cho loài di truyền học, loài di truyền học có thể coi là loài có quan hệ ruột thịt (sibling species) với loài sinh học, mặc dù các cá thể trong loài như thế này có thể có một số đặc tính thích ứng vật chủ, vòng đời có khác nhau và phân bố địa lý cách xa nhau.
Dưới loài (subspecies): Là khái niệm cũng được sử dụng trong hệ thống phân loại sinh vật và ký sinh trùng, mặc dù thực chất không có tiêu chuẩn thật rõ ràng để đánh giá, chủ yếu là dựa vào đặc tính phân bố theo vùng địa lý của đối tượng, và mối cách biệt loài – dưới loài nhiều khi còn mang tính qui ước. Do vậy, nhiều khi quan hệ di truyền học trong các cá thể dưới loài rất khập khễnh và xa vời về quy luật tiến hóa. Tuy nhiên, nếu xét về tiêu chuẩn sinh học phân tử, loài và dưới loài cũng đã có rất nhiều những biểu hiện sai khác (divergence) khác nhau.
Chủng (strain): là đơn vị hệ thống thấp nhất trong loài đại diện cho sự biến thái di truyền học (genetic variation) và mang tính cấp bậc phân loại của chính loài đó. Tuy nhiên, hiện nay khái niệm về chủng và sự sử dụng đơn vị chủng trong thực tế còn lạm dụng, thiếu chính xác, nhiều khi chỉ thích hợp với tiêu chuẩn này mà không thích hợp với điều kiện đánh giá khác. Thông thường, chủng là tập hợp của các cá thể phát hiện trong một vùng địa lý, có chung đặc tính di truyền học và thích ứng vật chủ như nhau đã được xác định. Thực chất, loài và chủng là những đơn vị phân loại được sử dụng một cách phổ biến, còn khái niệm dưới loài có tính chất trung gian có giá trị ước định trong phân loại.
Mẫu (isolate): Không phải là đơn vị phân loại sinh học hay di truyền học, không có cấp bậc trong tiến hoá, đơn giản chỉ là một /nhiều cá thể sinh học có chung hình thái học và bước đầu xác định quan hệ hình thái giống nhau. Một khi, các đặc tính hình thái học và gen học của chúng được xác định chính xác, thì lúc này, mẫu (isolate) trở thành chủng (strain) đại diện cho loài đang nghiên cứu.
Biến chủng (variants): Quy luật sinh học chính là sự bảo tồn (conservation) và biến đổi (variation), góp phần vào tiến hoá qua thời gian của sinh vật. Sự thay đổi đa dạng trong cùng một loài, hay còn gọi là biến đổi sinh học (biological variation), tạo ra các biến chủng, mà các biến chủng (variants) nhiều khi chưa hẳn đại diện cho sự biến đổi di truyền học (genetic variation hay genetic polymorphism). Các biến chủng xuất hiện nhất thời, tồn tại ngắn, do vậy không phù hợp với nguyên lý tiến hoá của loài, thậm chí nhiều khi còn thiếu nhiều đặc tính sinh -di truyền học để có thể kết luận chúng thuộc loài này hay loài khác.
Mối quan hệ chủng-loài: Loài, dưới loài và chủng, như đã nói, được coi là các khái niệm đại diện cho quần thể, và là mốc đánh giá sự tiến hoá của quần thể. Do vậy các đơn vị phân loại này có ảnh hưởng rất lớn đến hệ thống phân loại quần thể sinh học (population systematics) do tính phức tạp của biến động di truyền, do sự chưa chuẩn xác của phân nhóm đơn vị phân    loại    và do    tiến    hoá của    loài,    dưới    loài và chủng    luôn xảy    ra,nên hiện nay đánh giá hệ thống phân loại quần thể sinh học và lập phả hệ của loài gặp rất nhiều khó khăn. Cũng tương tự, sự phức tạp và thiếu chính xác đó đã có ảnh hưởng không nhỏ đối    với    viêc    chẩn đoán,    điều    trị lâm sàng và    chương trình phòng    chống    bệnh    tật nói
chung và KST nói riêng. Một trong những phương cách giải quyết là đánh giá giống và khác thông qua phân tích gen và hệ gen của chúng. Từ yêu cầu đó, sinh học phân tử trong đánh giá phân loại, nghiên cứu tiến hoá, quan hệ sinh học đã và đang là chìa khoá mang tính quyết định làm rõ những vấn đề hình thái học, dịch tễ học, bệnh lý học chưa giải quyết được.
II.    NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ PHÂN TỬ
Ngày nay khảo sát và phân tích cấu trúc gen và hệ gen của cá thể để so sánh, hay còn gọi là khai thác chỉ thị di truyền phân tử ADN (DNA genetic markers) được coi là phương pháp tối ưu trong nghiên cứu sinh vật nói chung và ký sinh trùng (KST) nói riêng, đặt ra    một hướng    mới: hướng    giám    định,    chẩn    đoán, phân    loại,    nghiên    cứu    phả    hệ tiến
hoá, dịch tễ học và di truyền quần thể bằng phương pháp sinh học phân tử.
Nguyên nhân dẫn đế sự cần thiết đánh giá phân tử là do tất cả mọi đặc tính sinh học của một cá thể đều được quyết định bởi hệ gen của chúng. Hệ gen ở động vật là một tập hợp của các chuỗi nucleotide phân bố trong các phân đoạn dài ngắn khác nhau gọi là nhiễm sắc thể (đối với hệ gen cá thể bậc cao), hoặc là một vòng acid deoxyribonucleic (ADN) khép kín (đối với hệ gen cá thể bậc thấp). Tính chính xác khi so sánh cấu trúc trật tự nucleotide của gen và hệ gen các cá thể khác nhau cho phép có được sự phân biệt chính xác các đặc tính di truyền học của cá thể và quần thể, bất luận, sản phẩm gen của chúng có thể bị ảnh hưởng tương tác của môi trường và đồng loại. Ngoài ra, trong tế bào còn có hệ gen ty thể, đó là một vòng ADN khép kín tồn tại hàng trăm bản sao trong một tế bào, dễ dàng cung cấp nguồn khuôn ADN cho các kỹ thuật về ADN trước hết là PCR.