6 phút đọc
Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã sử dụng virus do trí tuệ nhân tạo (AI) thiết kế để điều trị cho một bệnh nhân bị nhiễm trùng vi khuẩn nghiêm trọng. Sự kiện này đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ mô hình hóa sinh học vào y học, mang lại hy vọng tiêu diệt các loại siêu vi khuẩn kháng kháng sinh cứng đầu bằng phác đồ cá nhân hóa.
Theo báo cáo kỹ thuật công bố ngày 20/10 trên website của Radical Numerics (thông tin được New York Times trích dẫn), công ty khởi nghiệp này đã thử nghiệm liệu pháp mới trên một bệnh nhân nhiễm vi khuẩn. Do chính sách bảo mật, các thông tin chi tiết về danh tính bệnh nhân và bác sĩ thực hiện hiện chưa được công khai.
Thực khuẩn thể: Lối thoát cho nạn kháng kháng sinh
Dù việc ứng dụng AI thiết kế virus là bước đi hoàn toàn mới, liệu pháp sử dụng virus tiêu diệt vi khuẩn—hay còn gọi là thực khuẩn thể—thực chất đã được phát hiện và ứng dụng từ hơn một thế kỷ trước. Theo trang Chosun Daily, cơ chế hoạt động của thực khuẩn thể diễn ra theo các bước cụ thể:
- Bám dính và xâm nhập: Virus bám vào bề mặt tế bào vi khuẩn và bơm vật chất di truyền của nó vào bên trong.
- Nhân bản: Đoạn mã di truyền nhân lên liên tục nội bào, làm vi khuẩn căng phồng, vỡ tung và bị tiêu diệt.
- Tính chính xác cao: Thực khuẩn thể chỉ nhắm vào các chủng vi khuẩn mục tiêu mà không gây tổn thương đến tế bào lành xung quanh.
Trong bối cảnh tình trạng kháng kháng sinh ngày càng trầm trọng trên toàn cầu, liệu pháp này đang được chú ý trở lại. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất nằm ở tính đặc hiệu: mỗi thực khuẩn thể tự nhiên chỉ có thể tiêu diệt một số chủng vi khuẩn nhất định. Bác sĩ Marisa Azad, chuyên gia bệnh truyền nhiễm tại Bệnh viện Ottawa (Canada) – người đang hợp tác với Radical Numerics – cho biết việc tìm kiếm các thực khuẩn thể phù hợp trong tự nhiên (như từ đất và nước) tốn rất nhiều thời gian và công sức.
Tối ưu hóa thiết kế virus từ mô hình AI Evo 2 đến Omnii
Để giải quyết bài toán thời gian, các nhà nghiên cứu đã chuyển hướng sang trí tuệ nhân tạo. Vào năm 2025, nhóm nghiên cứu tại Viện Arc (Palo Alto, California) đã phát triển mô hình AI mang tên Evo 2. Mô hình này được huấn luyện trên hàng triệu chuỗi ADN, bao gồm cả gene của thực khuẩn thể.
Khi được yêu cầu tạo ra bộ gene mới cho nhóm virus chuyên diệt vi khuẩn, Evo 2 đã đề xuất 700.000 bộ gene. Từ đó, các nhà khoa học tổng hợp phân tử ADN cho 285 bộ gene, cấy vào vi khuẩn và xác định được 16 bộ gene tạo ra virus có khả năng sống sót thực sự.
Sau thành công ban đầu, ba thành viên của dự án Evo, trong đó có Tiến sĩ Nguyen, đã tách ra thành lập công ty Radical Numerics. Đến tháng 6, công ty ra mắt mô hình AI thế hệ mới mang tên Omnii. Khác với người tiền nhiệm, Omnii không chỉ xử lý ADN mà còn mở rộng sang cấu trúc protein và các phân tử điều hòa hoạt động của gene. Radical Numerics định hướng dùng Omnii cho nhiều bài toán phức tạp như thiết kế vaccine ung thư, dự báo nguy cơ đại dịch và thiết kế thực khuẩn thể.
Tái cấu trúc virus T7 để tiêu diệt vi khuẩn E. coli
Trong thử nghiệm lâm sàng đầu tiên, nhóm nghiên cứu tập trung vào virus T7 – loại thực khuẩn thể chuyên tấn công vi khuẩn E. coli. Virus T7 tự nhiên có cấu trúc tương tự tàu đổ bộ Mặt Trăng thu nhỏ: vỏ bọc protein hình cầu chứa ADN, chân đế gồm 6 chiếc cắm vào bề mặt vi khuẩn để bơm ADN vào bên trong.
Nhờ mô hình Omnii, Tiến sĩ Nguyen và các đồng nghiệp đã biến đổi các gene quy định hình dạng chân của virus T7. Mặc dù cấu trúc chân mới có sự khác biệt rõ rệt so với dạng tự nhiên, thực khuẩn thể do AI thiết kế vẫn giữ nguyên khả năng lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn.
Cơ chế can thiệp trên ca bệnh thực tế: Bệnh nhân gặp tình trạng nhiễm trùng E. coli dai dẳng, kháng toàn bộ các loại thuốc kháng sinh hiện có lẫn các chủng thực khuẩn thể sẵn có. Nhóm nghiên cứu đã nhập thông tin chủng vi khuẩn này vào mô hình Omnii để AI thiết kế bộ gene cho virus T7 có phần chân bám khớp với vi khuẩn mục tiêu. ADN nhân tạo sau đó được tổng hợp, đưa vào vi khuẩn để sản sinh ra lực lượng thực khuẩn thể T7 hoàn chỉnh. Sau khi kiểm định độ an toàn, thử nghiệm đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) cấp phép thực hiện.
Điều người dùng và giới y khoa cần theo dõi
Sự kết hợp giữa AI sinh học và liệu pháp thực khuẩn thể hứa hẹn rút ngắn đáng kể thời gian tạo ra các chủng virus điều trị riêng cho từng bệnh nhân. Tuy nhiên, đây mới chỉ là bước thử nghiệm đầu tiên. Một số yếu tố quan trọng cần tiếp tục quan sát trong thời gian tới bao gồm:
- Kết quả lâm sàng của ca bệnh: Mức độ hồi phục thực tế của bệnh nhân và khả năng dứt điểm tình trạng nhiễm trùng E. coli vẫn chưa được công bố chi tiết do quy định bảo mật.
- Độ an toàn dài hạn: Cần thêm dữ liệu đánh giá phản ứng của cơ thể người đối với các bộ gene virus được thiết kế hoàn toàn bởi AI.
- Khả năng nhân rộng quy trình: Việc tổng hợp ADN và kiểm định an toàn cần được tối ưu hóa hơn nữa về mặt chi phí và thời gian trước khi có thể áp dụng diện rộng tại các cơ sở y tế.
Nguồn tham khảo: Xem bài gốc
