Sử dụng AI để phát triển loại kháng sinh siêu mạnh, có thể tiêu diệt vi khuẩn kháng kháng sinh

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa đạt được thành công trong dự án sử dụng trí thông minh nhân tạo (AI) để phát triển một hợp chất kháng sinh mới vô cùng mạnh mẽ, có thể dễ dàng tiêu diệt ngay cả một số chủng vi khuẩn kháng kháng sinh nguy hiểm hiện nay.

Để làm được như vậy, các nhà khoa học đã phải dành rất nhiều công sức tạo ra một mô hình máy tính tổng hợp thông tin về hàng triệu hợp chất hóa học và sử dụng thuật toán học máy (machine learning) để chọn ra những loại có thể phát triển thành chủng kháng sinh mới hiệu quả, sau đó chọn ra một vài hợp chất cụ thể để phát triển và thử nghiệm chuyên sâu. Kết quả cho thấy loại kháng sinh mới có thể dễ dàng tiêu diệt vi khuẩn E. coli và nhiều loại vi khuẩn phổ biến khác khi được thử nghiệm trên chuột.

Hầu hết các loại kháng sinh mới được phát triển ngày nay là biến thể của những loại thuốc hiện có, sử dụng các cơ chế tương tự. Tuy nhiên loại kháng sinh được phát triển bằng AI này lại sở hữu một cơ chế khác hoàn toàn, nghĩa là nó có khả năng điều trị những dạng nhiễm trùng mà các loại thuốc hiện tại không thể.

“Chúng tôi muốn phát triển một nền tảng mở đường cho việc khai thác sức mạnh của trí tuệ nhân tạo để khám phá về thuốc kháng sinh”, James Collins, Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Y khoa tại MIT chia sẻ.

Cách tiếp cận mới này có thể giúp xác định các hợp chất khác nhau khiến vi khuẩn kháng thuốc nhanh hơn, với chi phí thấp hơn đáng kể so với các phương pháp khác. Các nhà nghiên cứu đã đào tạo mô hình AI của họ với 2.500 phân tử hiện có, và sau đó thử nghiệm nó trên thư viện dữ liệu bao gồm 6.000 hợp chất để xác định các phân tử có thể tiêu diệt vi khuẩn E.coli. Mô hình đã xác định một phân tử cụ thể làm mục tiêu tiềm năng và khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm nó trong phòng thí nghiệm, kết quả cho thấy nó cũng có thể tiêu diệt các vi khuẩn kháng kháng sinh nguy hiểm và phổ biến hiện nay như Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii và Mycobacterium tuberculosis.

Vấn đề vi khuẩn kháng kháng sinh đang thực sự trở thành mối nguy hại cho sức khỏe nhân loại. Phương pháp nghiên cứu thuốc kháng sinh mới của các nhà khoa học MIT mở ra triển vọng giải quyết vấn đề này. Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu có kế hoạch sử dụng mô hình này để tối ưu hóa các loại thuốc kháng sinh hiện có cũng như phát triển các loại kháng sinh mới. Trong đó, việc ứng dụng thêm công nghệ học sâu (deep learning) ở tất cả các giai đoạn phát triển kháng sinh, từ khám phá đến cải thiện hiệu quả và độc tính thông qua sửa đổi thành phần thuốc và hóa dược sẽ đóng vai trò cực kỳ quan trọng.