Hệ vi sinh vật và năng suất heo - Chúng ta đang ở đâu với các biện pháp can thiệp hệ gen vi sinh vật? - Phần 3

Ý tưởng điều chỉnh hệ vi sinh vật để mang lại lợi ích cho con người và động vật không phải là ý tưởng mới. Nuôi cấy hệ vi sinh vật trong phân lần đầu tiên được sử dụng để kiểm soát nhiễm trùng Clostridioides dificille ở người vào năm 1958! Tuy nhiên, chúng ta có thể sử dụng phương pháp điều chỉnh hệ vi sinh vật (hay công nghệ gen vi sinh - microbiome engineering) trong chăn nuôi heo như thế nào?

Việc cố gắng điều chỉnh hệ vi sinh vật bắt đầu với giả định rằng có hiện tượng rối loạn hệ khuẩn (sự mất cân bằng của quần thể vi sinh vật dẫn đến tình trạng bệnh tật). Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có sự đồng thuận về định nghĩa (hoặc cách định nghĩa) một hệ vi sinh vật khỏe mạnh. Như đã thảo luận trong các bài viết trước của chúng tôi, có rất nhiều khác biệt giữa các cá thể (và bên trong chúng) nên đây là một nhiệm vụ rất khó khăn. Ví dụ, chúng ta biết một con heo bị tiêu chảy trông như thế nào. Có một định nghĩa lâm sàng rõ về tình trạng tiêu chảy (tăng tần suất đại tiện và lượng phân do hàm lượng nước tăng lên). Nghe có vẻ đơn giản nhưng khoa học hệ gen vi sinh vật vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và vẫn chưa có định nghĩa chung về hệ vi sinh vật khỏe mạnh. Tuy nhiên, có ý kiến ​​cho rằng dấu hiệu đặc trưng của sức khỏe hệ vi sinh vật không phải là phản ứng trước sự xáo trộn mà là khả năng phục hồi sau xáo trộn.

Hình 1 minh họa điều này bằng đồ thị. Khả năng phục hồi của hệ vi sinh vật là khả năng của hệ vi sinh vật trở lại trạng thái tương tự như trạng thái khỏe mạnh trước khi bị xáo trộn. Các vi sinh vật không có khả năng phục hồi có xu hướng tồn tại ở trạng thái bị xáo trộn, điều này có liên quan đến tính mẫn cảm với bệnh tật (ví dụ: nhiễm C. dificille ở heo và người). Do đó, “điều chỉnh” hoặc “can thiệp” hệ vi sinh vật thường nhằm mục đích cải thiện khả năng phục hồi tổng thể của cộng đồng vi sinh vật. Ngành chăn nuôi heo đã chứng kiến sự xuất hiện của nhiều biện pháp can thiệp điều chỉnh nhằm vào sự phân bố tương đối của các loài/chủng vi khuẩn, số lượng vi khuẩn thực tế, hoạt động trao đổi chất hoặc tương tác của chúng với vật chủ. Chúng phần lớn dựa trên các thành phần chế độ ăn uống/prebiotic, men vi sinh, postbiotic. Các công nghệ khác đang được phát triển đến giai đoạn thương mại, chẳng hạn như cấy ghép và thực khuẩn. Cơ sở dữ liệu được tuyển chọn sẵn có để cung cấp hướng dẫn về những chiến lược nào có bằng chứng cho thấy tính hiệu quả của chúng đối với các bệnh nhất định ở người (ví dụ: http://www.probioticchart.ca). Thật không may, hiện chưa có loại tương tự nào dành cho các loài thú y. Vì vậy, chúng ta đang ở đâu khi sử dụng các chiến lược điều chỉnh hệ vi sinh vật trong chăn nuôi heo?

Đầu tiên, có hai khía cạnh quan trọng để bắt đầu cuộc thảo luận này:

1. Những thay đổi kịp thời trong thành phần của hệ vi sinh vật thường xảy ra một cách tự nhiên (ví dụ: chu kỳ ngày/đêm, tăng cường vận động, các sự kiện căng thẳng). Đây là những điều bình thường và được mong đợi.
2. Những thay đổi về thành phần là vô nghĩa nếu không có các tác động nhân quả.

Để thay đổi thành phần hệ vi sinh vật một cách hiệu quả đòi hỏi nỗ lực đáng kể thông qua nhiều kích thích (điều trị hàng ngày trong một khoảng thời gian) hoặc một kích thích đơn lẻ đáng kể (điều trị bằng liều lớn). Tuy nhiên, Người đọc nên lưu ý rằng mối tương quan trong nghiên cứu hệ gen vi sinh vật không hàm ý quan hệ nhân quả. Rất khó hoặc không thể suy ra tương quan nhân quả chỉ dựa trên dữ liệu quan sát (hay còn gọi là nghiên cứu mô tả những thay đổi trong thành phần hệ vi sinh vật đường ruột sau một biện pháp can thiệp). Loại nghiên cứu này cho đến nay là phương pháp được thực hiện phổ biến nhất, có thể là do phương pháp này có thể dễ dàng tiếp cận. Mặc dù không nên bỏ qua những nghiên cứu này vì chúng cung cấp dữ liệu ban đầu quan trọng về can thiệp được nghiên cứu nhưng chúng không cung cấp dữ liệu để hỗ trợ tương quan nhân quả. Tiêu chuẩn vàng để thu được dữ liệu đó là các mô hình được đơn giản hóa (ví dụ: mô hình tế bào hoặc chuột), trong đó nhiều yếu tố có thể được kiểm soát cùng một lúc. Những biện pháp này tốn kém và tốn thời gian, do đó nhiều biện pháp can thiệp không được đánh giá đầy đủ, khiến ngành chỉ có dữ liệu dựa trên mối tương quan. Có ý kiến cho rằng rào cản này có thể là rào cản quan trọng nhất cần vượt qua trước khi chúng ta có thể phát huy toàn bộ sức mạnh của việc điều chỉnh hệ vi sinh vật đối với năng suất và sức khỏe của vật nuôi. Tuy nhiên, tương lai tươi sáng cho những ai sẵn sàng đầu tư và khám phá!