Trí tuệ nhân tạo tìm ra thuốc kháng sinh 'kỳ diệu' chưa từng có

Khi penincillin ra đời, các loại kháng sinh đã trở thành "trụ cột" của y sinh hiện đại, giúp cứu sống biết bao người. Có điều, trong những năm gần đây, hiệu quả của kháng sinh đã giảm đi nhiều do tác hại của thói quen dùng quá liều khiến vi khuẩn sản sinh ra khả năng kháng thuốc.

Trong bối cảnh đó, các nhà nghiên cứu tại ĐH MIT (Mỹ) đã sử dụng một thuật toán máy học được thiết kế đặc biệt, để sàng lọc kho lưu trữ kỹ thuật số khổng lồ gồm hơn 100 triệu hợp chất hóa học. Kết quả, AI đã phát hiện ra một loại hợp chất "kỳ diệu" có tên halicin, có khả năng tiêu diệt vi khuẩn bằng cơ chế khác với tất cả loại thuốc hiện hành.

"Halicin không giống bất kỳ loại kháng sinh nào từng thấy trước đây" - ông James Collins, giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Y tế của ĐH MIT, nhấn mạnh.

Hợp chất halicin do AI tìm ra có thể là bước đột phá cho ngành y sinh thời gian tới. Ảnh: Shutterstock.com

Hợp chất halicin được đưa ra thử nghiệm thực tế với các chủng vi khuẩn lấy từ các mẫu bệnh phẩm và cả những mẫu được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

Khi thử nghiệm trên chuột, halicin có thể điều trị hiệu quả bệnh lao và Enterobacteriaceae kháng thuốc, họ vi khuẩn bao gồm Escherichia coli (E. Coli) và Salmonella. Nó cũng tỏ ra cực kỳ hiệu quả trong việc chống lại Clostridium difficile (gây bệnh viêm đại tràng giả mạc) và một số loại vi khuẩn kháng thuốc khác có thể gây nhiễm trùng máu, đường tiết niệu và phổi.

"Điều kỳ lạ nhất là loại kháng sinh mạnh mang tên halicin có cấu trúc không giống bất kỳ loại kháng sinh nào từng thấy trước đây. Nếu chỉ với khả năng con người, rất có thể loại kháng sinh này đã không được phát hiện ra vì nó rất khác thường" - giáo sư James Collins nhận định.

Đánh giá về ý nghĩa của việc tìm ra hợp chất "kỳ diệu" halicin, ông Roy Kishony, giáo sư sinh học và khoa học máy tính tại Technion (Viện Công nghệ Israel), nói: "Công trình đột phá này báo hiệu một sự thay đổi mô hình trong việc khám phá kháng sinh nói riêng và khám phá thuốc nói chung". Lưu ý thêm rằng chuyên gia Roy Kishony không phải người tham gia nhóm nghiên cứu.

Sau khi tìm thấy halicin, nhóm chuyên gia tại MIT tiếp tục quay lại cơ sở dữ liệu và sử dụng thuật toán AI để tìm ra các hợp chất khác tiềm năng hơn. Chỉ trong vòng ba ngày, AI đã xác định được 23 hợp chất có cấu trúc không giống với bất kỳ loại kháng sinh nào hiện tại. Các thử nghiệm sau đó đã chứng minh ít nhất 8 trong số các hợp chất này có đặc tính kháng khuẩn và hai hợp chất đặc biệt mạnh.

"Tất cả chúng đều có thể trở thành công cụ vô giá để giải quyết siêu vi khuẩn và kháng thuốc kháng sinh. Do lạm dụng kháng sinh, một số vi khuẩn nguy hiểm tiềm ẩn đã tiến hóa kháng thuốc, khiến chúng trở nên cực kỳ khó điều trị" - theo chuyên gia tại ĐH MIT.

Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa dịch bệnh Mỹ (CDC) ước tính hiện ít nhất 2,8 triệu người mắc bệnh truyền nhiễm kháng thuốc kháng sinh mỗi năm ở Mỹ và hơn 35.000 người chết vì nó. Đây là xu hướng không thể giải quyết một sớm một chiều khi mà ngày càng có nhiều vi khuẩn kháng lại các loại thuốc thông thường.

Rất may, việc AI tìm ra những hợp chất "chưa từng thấy" có thể giúp các nhà nghiên cứu mở rộng kho thuốc kháng sinh hiện tại và qua đó có thể cứu sống được nhiều người.