Startup Mỹ tuyên bố dùng AI thiết kế virus để điều trị bệnh

Theo The New York Times, virus này đã được đưa vào điều trị một người mắc bệnh nhiễm khuẩn nguy hiểm, với hy vọng tiêu diệt được vi khuẩn gây bệnh mà các phương pháp hiện có chưa thể xử lý hiệu quả.

TRỊ BỆNH BẰNG VIRUS DO AI TẠO RA

Loại virus được sử dụng có tên là thể thực khuẩn (phage), có khả năng xâm nhập và tiêu diệt vi khuẩn. Đây là hướng điều trị đang nhận được sự quan tâm trong bối cảnh tình trạng kháng kháng sinh ngày càng trở thành thách thức đối với hệ thống y tế trên toàn cầu.

Radical Numerics, startup đứng sau việc thiết kế các virus này, đã đăng tải một báo cáo kỹ thuật trên website của công ty. Tuy nhiên, doanh nghiệp từ chối cung cấp thông tin về bệnh nhân cũng như các bác sĩ trực tiếp phụ trách thử nghiệm, với lý do phải tuân thủ các yêu cầu về bảo mật thông tin.

Báo cáo hiện chưa được bình duyệt độc lập hoặc công bố trên một tạp chí khoa học. Đại diện công ty cho biết thử nghiệm đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) cấp phép.

“Chúng tôi đặc biệt nghiêm túc với trách nhiệm bảo vệ tính bảo mật của bệnh nhân và duy trì niềm tin của các đối tác lâm sàng”, Eric Nguyen, Giám đốc điều hành Radical Numerics, cho biết.

Ông cũng nói công ty dự định công bố các kết quả nghiên cứu thông qua quy trình bình duyệt khoa học. Mọi thông tin lâm sàng được tiết lộ trong tương lai sẽ phụ thuộc vào sự đồng ý phù hợp của các bên liên quan.

Thông tin về thử nghiệm đã thu hút sự chú ý của giới khoa học, song phản ứng ban đầu vẫn thận trọng. Michael Baym, nhà vi sinh học tại Đại học Harvard, người không tham gia nghiên cứu, nhận định nếu phương pháp này thực sự có hiệu quả thì đây sẽ là một kết quả đáng kinh ngạc. Tuy nhiên, ông cho biết sẽ chưa đưa ra kết luận cho đến khi quá trình điều trị hoàn tất và có thể đánh giá mức độ mới của các virus do công ty tạo ra.

“Phản ứng ban đầu của tôi là hoài nghi”, Baym nói.

Nếu thử nghiệm thành công, phương pháp này có thể mở ra một hướng ứng dụng AI mới trong y học: phát triển các liệu pháp được thiết kế riêng cho từng bệnh nhân, kể cả những trường hợp nhiễm vi khuẩn kháng nhiều loại kháng sinh.

Dù vậy, việc sử dụng AI để thiết kế virus không đồng nghĩa với việc các nhà khoa học đã hiểu đầy đủ cơ chế giúp liệu pháp phát huy tác dụng. Hiệu quả điều trị vẫn cần được chứng minh thông qua theo dõi lâm sàng và các nghiên cứu tiếp theo.

LIỆU PHÁP THỂ THỰC KHUẨN VÀ VAI TRÒ MỚI CỦA AI

Trên thực tế, ý tưởng sử dụng thể thực khuẩn để điều trị bệnh không phải mới. Phương pháp này đã xuất hiện hơn một thế kỷ trước, nhưng đang được quan tâm trở lại khi tình trạng kháng kháng sinh khiến nhiều bệnh nhiễm khuẩn trở nên khó điều trị hơn.

Tại Mỹ và một số quốc gia khác, các cơ sở chuyên về liệu pháp thể thực khuẩn đã được thành lập nhằm hỗ trợ những bệnh nhân nhiễm vi khuẩn kháng nhiều loại thuốc.

Tuy nhiên, quá trình triển khai phương pháp này phức tạp hơn đáng kể so với việc sử dụng các loại kháng sinh thông thường. Mỗi thể thực khuẩn chỉ có thể lây nhiễm một phạm vi nhất định các chủng vi khuẩn. Vì vậy, sau khi tìm được một loại virus tiềm năng, bác sĩ phải tiến hành sàng lọc để xác định liệu nó có khả năng tấn công chủng vi khuẩn gây bệnh ở bệnh nhân hay không.

Theo bác sĩ Marisa Azad, chuyên gia bệnh truyền nhiễm tại Bệnh viện Ottawa, Canada, việc tìm kiếm thể thực khuẩn phù hợp tiêu tốn rất nhiều thời gian. Bà hiện tham gia một dự án hợp tác với Radical Numerics.

Một số nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm các loài thể thực khuẩn mới trong đất và nước nhằm mở rộng nguồn virus có thể sử dụng trong điều trị. Trong khi đó, sự phát triển của AI đem đến một hướng tiếp cận khác: thay vì chỉ tìm kiếm virus tồn tại trong tự nhiên, các nhà khoa học có thể thiết kế những thể thực khuẩn mới, phù hợp với loại vi khuẩn đang gây nhiễm trùng cho từng bệnh nhân.

Năm 2025, các nhà nghiên cứu tại Arc Institute ở Palo Alto, California, phát triển mô hình AI mang tên Evo 2, được huấn luyện trên hàng triệu trình tự DNA, trong đó có các gene của thể thực khuẩn. Nhóm nghiên cứu yêu cầu mô hình tạo ra những bộ gene mới có đặc điểm tương tự bộ gene của một nhóm thể thực khuẩn.

AI đã tạo ra khoảng 700.000 bộ gene virus. Các nhà khoa học tổng hợp những phân tử DNA tương ứng với 285 bộ gene, sau đó đưa chúng vào vi khuẩn để kiểm tra. Kết quả cho thấy 16 bộ gene có thể tạo ra virus có khả năng hoạt động.

Ba thành viên trong nhóm phát triển Evo, trong đó có Eric Nguyen, sau đó rời Arc Institute để thành lập Radical Numerics.

Đến tháng 6, công ty giới thiệu mô hình AI mới mang tên Omnii, phát triển dựa trên một số nguyên lý tương tự Evo. Điểm đáng chú ý là Omnii có thể được huấn luyện không chỉ bằng dữ liệu DNA mà còn bằng những thông tin sinh học khác, chẳng hạn cấu trúc protein và các phân tử điều hòa hoạt động của gene.

Radical Numerics đang sử dụng Omnii để giải quyết nhiều bài toán, từ thiết kế vaccine ung thư đến nhận diện nguy cơ virus gây ra đại dịch. Trong số đó có thử nghiệm liệu pháp thể thực khuẩn được thiết kế bằng AI đang được công bố.

THỬ NGHIỆM VỚI VI KHUẨN E. COLI KHÁNG THUỐC VẪN CẦN THỜI GIAN KIỂM CHỨNG

Trong thử nghiệm này, các nhà nghiên cứu tập trung vào việc tạo ra những biến thể của thể thực khuẩn T7. Đây là loại virus chỉ lây nhiễm vi khuẩn E. coli. Khi tiếp xúc với vi khuẩn, T7 bám lên bề mặt tế bào bằng các cấu trúc này rồi đưa DNA của mình vào bên trong.

Theo Eric Nguyen và các cộng sự, Omnii đã tạo ra những gene virus mới làm thay đổi hình dạng các cấu trúc bám của T7. Một số cấu trúc mới khác biệt đáng kể so với những dạng tồn tại trong tự nhiên, nhưng các thể thực khuẩn được tạo ra vẫn giữ được khả năng lây nhiễm vi khuẩn.

Sau khi xác nhận hướng thiết kế có triển vọng, nhóm nghiên cứu hợp tác với các bác sĩ đang điều trị một bệnh nhân nhiễm E. coli dai dẳng. Chủng vi khuẩn này không chỉ kháng kháng sinh mà còn không bị tiêu diệt bởi các thể thực khuẩn sẵn có.

Nhóm nghiên cứu cho biết họ đã huấn luyện Omnii bằng thông tin về chủng vi khuẩn kháng thuốc, đồng thời yêu cầu mô hình thiết kế các thể thực khuẩn T7 có cấu trúc bám phù hợp để nhận diện và gắn vào vi khuẩn mục tiêu.

Từ các bộ gene do AI tạo ra, các nhà khoa học tổng hợp những phân tử DNA tương ứng và đưa chúng vào vi khuẩn. Những vi khuẩn này sau đó tạo ra các thể thực khuẩn T7 mới, có khả năng lây nhiễm và tiêu diệt những vi khuẩn khác. Sau khi tiến hành các kiểm tra an toàn, Radical Numerics chuyển các thể thực khuẩn cho nhóm bác sĩ để triển khai điều trị theo thử nghiệm đã được FDA cho phép.

Dù vậy, các chuyên gia cảnh báo vẫn chưa thể khẳng định phương pháp này sẽ thành công.

Brandon Berryhill, nhà vi sinh học tiến hóa tại Đại học Uppsala, Thụy Điển, cho rằng kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm không đủ để dự đoán chính xác khả năng kiểm soát vi khuẩn khi virus được sử dụng trong một ca nhiễm trùng thực tế.

Ngay cả khi liệu pháp phát huy tác dụng, việc ứng dụng AI để tạo ra thể thực khuẩn cũng chưa chắc giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn những yếu tố quyết định thành công hay thất bại của phương pháp điều trị này. Theo Berryhill, giới khoa học vẫn còn rất nhiều điều chưa biết về các quy luật chi phối quá trình tương tác giữa virus, vi khuẩn và cơ thể người bệnh.

Cần thêm thời gian để xác định liệu các thể thực khuẩn mới của Omnii có thực sự mang lại hiệu quả hay không. Một liệu trình điều trị bằng thể thực khuẩn có thể kéo dài nhiều ngày hoặc nhiều tuần, trong khi bác sĩ thường tiếp tục theo dõi bệnh nhân trong nhiều tháng để phát hiện nguy cơ nhiễm trùng tái phát.

Nếu thử nghiệm thành công, Eric Nguyen kỳ vọng công nghệ của Radical Numerics có thể rút ngắn đáng kể thời gian phát triển thể thực khuẩn phù hợp với từng ca bệnh, qua đó tháo gỡ một trong những nút thắt lớn nhất của liệu pháp này.