Lợi ích to lớn từ nuôi sam biển

Sam thuộc ngành chân đốt (arthropods) – về mặt kỹ thuật không phải là cua hay giáp xác, là đối tượng được đặc biệt coi trọng trong ngành công nghiệp y sinh và dược phẩm, bởi hoạt chất LAL (limulus amebocyte lysate) được phân lập từ haemolymph (chất lỏng trong hệ tuần hoàn của động vật chân đốt, tương tự như máu và dịch giữa các tế bào ở động vật xương sống) của chúng là công cụ đắc lực (hiện chưa có giải pháp thay thế tốt hơn) trong xét nghiệm, kiểm thử và kiểm soát chất lượng. Một lít LAL trên thị trường hiện có giá thành không dưới 16.000 USD.

Một nhóm nghiên cứu tại Kepley BioSystems. Ảnh: Kepley BioSystems.

Mỗi năm, Bắc Mỹ thu hoạch khoảng 600.000 con sam từ tự nhiên để lấy LAL. Sau khi trích xuất khoảng 1/3 lượng haemolymph trong cơ thể sam, người ta thả chúng về lại môi trường. Nhiều ý kiến quan ngại cho rằng việc lấy haemolymph sẽ làm suy giảm khả năng sóng sót của sam. Vì vậy, các nhà nghiên cứu tại công ty Kepley BioSystems (trụ sở ở Bắc Carolina) đã thử nghiệm nuôi sam trong hơn 18 tháng nhằm tìm cách đảm bảo nguồn cung LAL bền vững và giảm thiểu tác động tới quần thể hoang dã của loài này. Nhóm đã thực hiện hai công việc cùng lúc: phát triển công thức thức ăn hỗ trợ tăng cường sức khỏe miễn dịch và duy trì sức sống lâu dài của sam; xây dựng phương pháp và hệ nuôi phù hợp.

Thức ăn

Dinh dưỡng đóng vai trò hết sức quan trọng, giúp sam nuôi đảm bảo sức khỏe và ngăn ngừa một số bệnh như panhypoproteinemia, ... Hầu hết động vật thủy sinh đều là loài săn mồi trong tự nhiên. Chế độ ăn cho sam trong điều kiện nuôi nhốt sẽ tồn tại nhiều hạn chế. Nguồn thức ăn chủ yếu là các loài nhuyễn thể hai mảnh (bivalves) đông lạnh hoặc rã đông, động vật chân đầu (cephalopods), cá ở tầng nổi (pelagic fish), ... được bảo quản trong thời gian dài, rất dễ mất vitamin và khoáng chất khi khuếch tán trong nước.

Nhóm đã tìm cách phát triển công thức chứa nhiều vitamin, khoáng chất, lợi khuẩn (probiotics), ... phù hợp với khẩu phần ăn tự nhiên của sam, tận dụng các nguyên liệu sẵn có cùng khả năng dễ dàng mở rộng. Kết quả của 3 thử nghiệm trong vòng 8 tuần với 6 công thức thức ăn khác nhau (bao gồm cả dạng viên nén cải tiến thương mại) cho thấy chất lượng vượt trội của LAL từ sam nuôi với chế độ dinh dưỡng cân bằng, thể hiện qua các chỉ số như lượng tế bào amaebocyte (amip) đậm đặc giàu protein, nồng độ hemocyanin tối ưu, thành phần có tác dụng làm đông máu trên mỗi μg protein cao hơn hẳn so với các chế phẩm LAL thương mại (hoạt tính cao gấp 7 lần) đồng nghĩa với tiềm năng ứng dụng lớn hơn. Ngoài ra, cơ thể sam nuôi vẫn tiếp sản sinh hoạt chất và không cho thấy dấu hiệu suy giảm sức khỏe.

Hệ nuôi

Trong nghiên cứu còn lại, nhóm đã thử nghiệm hai hệ nuôi - ứng dụng công nghệ RAS (nuôi tuần hoàn khép kín, hầu như không chịu tác động bởi các yếu tố môi trường bên ngoài) và nuôi thả đáy ngoài trời (PCS) - trong thời gian sáu tháng, sau đó phân tích các chỉ số như trọng lượng cơ thể, nồng độ haemocyanin (Hc), mật độ tế bào amebocyte, hoạt tính LAL, ... Ngoài ra, họ còn trích xuất khoảng 30% haemolymph trên cơ thể sam nuôi – tương tự như sam hoang dã – để đánh giá đặc tính hóa lý cùng khả năng phục hồi sau một tuần.

Trích xuất haemolymph từ sam. Ảnh: reactor.cc

Kết quả cho thấy sam nuôi trong môi trường RAS sinh trưởng tốt hơn ngoài trời, thể hiện qua các chỉ số Hc, mật độ amoebocyte, hoạt tính LAL, tỷ lệ sống đều hết sức ấn tượng (lên tới 100%), cùng khả năng phục hồi sản sinh haemolymph (sau khi loại bỏ amaebocyte) nhanh chóng. “Bên cạnh chế độ dinh dưỡng cân bằng và chăm sóc hợp lý, RAS thật sự là một giải pháp nuôi sam hứa hẹn, giúp đảm bảo nguồn cung haemolymph cùng LAL chất lượng cao bền vững, đồng thời sản xuất được quanh năm. Điều này có thể xác lập tiêu chuẩn mới cho một thị trường hoạt chất xét nghiệm trị giá 600 triệu USD trên toàn cầu, làm thỏa mãn tất cả các cơ quan y tế và quản lý dược phẩm”.

Kepley BioSystems hiện đang ở vị trí độc tôn, là đơn vị duy nhất trên thế giới sản xuất được LAL có khả năng tái tạo giúp ngăn ngừa tình trạng thiếu hụt nguồn cung, nhất là trong thời khủng hoảng Covid-19 (các nước cần LAL để thử nghiệm hàng tỷ liều ứng viên vaccine trước khi tung ra thị trường). Cùng với việc công bố thành quả nghiên cứu trên tạp chí Frontiers in Marine Science, nhóm nghiên cứu đang kêu gọi vốn để xây dựng một cơ sở RAS nuôi 500 con sam cho mục đích sản xuất LAL, đồng thời tìm kiếm đối tác hoặc nhà đầu tư để phát triển và thương mại hóa phương pháp chẩn đoán dựa trên LAL trong việc phát hiện sớm bệnh nhiễm trùng huyết - nguyên nhân gây tử vong hàng đầu hiện nay.