BBC Anh hôm nay (ngày 7 tháng 8) đăng bài viết cho biết các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford, Mỹ, đã sử dụng công nghệ AI để thiết kế trong phòng thí nghiệm một loại virus hoàn toàn mới có thể tái tạo và hoạt động đầy đủ.
Các nhà nghiên cứu cho biết đây là lần đầu AI thiết kế thành công một bộ gen hoàn chỉnh. 16 loại virus mới được tạo ra lần này dùng để lây nhiễm vi khuẩn và không gây nguy hiểm cho con người.
Trong cuộc phỏng vấn với BBC, Brian Hie, trợ lý giáo sư tại Đại học Stanford, cho biết AI trước đây đã được sử dụng để thiết kế các loại kháng sinh mới. Tuy nhiên, xét về mặt kỹ thuật, việc thiết kế một virus có thể tồn tại từ con số 0 khó hơn.
Nhóm nghiên cứu cho biết phương thức hoạt động tương tự các mô hình ngôn ngữ lớn như ChatGPT, chỉ khác là các mô hình ngôn ngữ lớn dự đoán chuỗi văn bản, còn các mô hình Evo1 và Evo2 do nhóm phát triển và sử dụng nhằm dự đoán “ngôn ngữ của sự sống”.
Về việc huấn luyện mô hình, nhóm nghiên cứu cho biết dữ liệu liên quan đến mã di truyền của virus, vi khuẩn, thực vật và con người. Sau đó, nhóm tinh chỉnh (Fine-tuning) mô hình để tạo ra thể thực khuẩn (bacteriophage, loại virus chỉ lây nhiễm một số loài vi khuẩn nhất định).
Chú thích: Trong các mô hình ngôn ngữ lớn, đây là việc sử dụng tập dữ liệu dành riêng cho nhiệm vụ để tiếp tục huấn luyện mô hình ngôn ngữ lớn đã được huấn luyện trước. Mô hình tiền huấn luyện đã học nhiều thông tin chung, còn việc tinh chỉnh giúp mô hình chuyên sâu vào một lĩnh vực cụ thể.
Để kiểm chứng tính hiệu quả của các thiết kế do AI tạo ra, các nhà nghiên cứu Stanford đã chọn 302 thiết kế tiềm năng nhất và tổng hợp chúng trong phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy 16 thiết kế có thể tiêu diệt hiệu quả vi khuẩn E. coli.
Việc phát triển các thể thực khuẩn mới có thể mở ra phương pháp điều trị mới cho các ca nhiễm vi khuẩn kháng kháng sinh. Bài viết chỉ ra rằng liệu pháp thể thực khuẩn (phage therapy) được xem là một giải pháp tiềm năng để ứng phó với xu hướng nhiễm khuẩn ngày càng gia tăng, đặc biệt phù hợp với những ca nhiễm không thể điều trị bằng kháng sinh.
Bước đột phá này cũng cho thấy AI đã có khả năng thiết kế các hệ thống sinh học mới ngoài tự nhiên. Hie cho rằng khả năng này có thể cải thiện đáng kể sức khỏe con người thông qua việc phát triển các loại thuốc và phương pháp điều trị mới.
Mã di truyền của các thể thực khuẩn trong nghiên cứu này dài khoảng 5.400 cặp bazơ (base pairs). Trong khi đó, bộ gen của tế bào sống nhỏ nhất có khoảng 500.000 cặp bazơ, còn bộ gen người có 3.000.000.000 cặp bazơ.
Hie cho biết việc thử thiết kế một số sinh vật đơn giản “có thể cần rất nhiều công sức, nhưng không phải là bất khả thi”. Ông cũng nói nhóm “thực sự quan tâm đến việc nỗ lực theo hướng này”.
Marc Güell, giáo sư tại Phòng thí nghiệm Sinh học tổng hợp thuộc Đại học Pompeu Fabra, Tây Ban Nha, cho biết nghiên cứu này là “một bước ngoặt rất quan trọng”, bởi vì “lần đầu tiên trong lịch sử, con người bắt đầu thiết kế sinh học trên máy tính”.
Ông cho rằng điều này giúp mở ra nhiều khả năng hơn để ứng phó với những thách thức lớn của nhân loại, bao gồm phát triển thể thực khuẩn dùng để điều trị bệnh, enzyme điều trị bệnh di truyền và kháng thể dùng trong liệu pháp miễn dịch.
Tham khảo
Generative design of bacteriophages with genome language models