Đột phá AI: Stanford thiết kế thành công bộ gen virus mới tiêu diệt vi khuẩn E. coli

Cảm ơn bạn đọc của IT đã gửi thông tin đóng góp!

Theo tin từ IT ngày 7 tháng 8, BBC hôm nay (7/8) đã đăng tải bài viết cho biết các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford (Mỹ) đã sử dụng công nghệ AI để thiết kế thành công các loại virus hoàn toàn mới, có khả năng tái tạo và đầy đủ chức năng trong môi trường phòng thí nghiệm.

Các nhà nghiên cứu cho biết đây là lần đầu tiên 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 đe dọa cho con người.

Trong cuộc phỏng vấn với BBC, Brian Hie, giáo sư trợ lý tại Đại học Stanford, cho biết AI trước đây đã được sử dụng để thiết kế các loại kháng sinh mới, nhưng xét về mặt kỹ thuật, việc thiết kế một loại virus có khả năng tồn tại từ con số 0 là khó khăn hơn nhiều.

Nhóm nghiên cứu cho biết phương thức hoạt động của họ tương tự như các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) như ChatGPT, chỉ khác là trong khi LLM dự đoán các chuỗi văn bản, thì các mô hình Evo1 và Evo2 mà nhóm phát triển lại được dùng để dự đoán "ngôn ngữ của sự sống".

Về khía cạnh huấn luyện mô hình, nhóm nghiên cứu cho biết dữ liệu liên quan được lấy từ mã di truyền của virus, vi khuẩn, thực vật và con người; sau đó nhóm thực hiện tinh chỉnh (Fine-tuning) mô hình để nó thiết kế và tạo ra các thực khuẩn thể (bacteriophage - loại virus chỉ lây nhiễm các loài vi khuẩn cụ thể).

Ghi chú của IT: Trong các mô hình ngôn ngữ lớn, tinh chỉnh (Fine-tuning) là việc sử dụng các tập dữ liệu đặc thù cho nhiệm vụ để huấn luyện thêm một mô hình đã được tiền huấn luyện. Mô hình tiền huấn luyện đã học được nhiều thông tin chung, còn tinh chỉnh giúp nó trở nên chuyên sâu trong một lĩnh vực cụ thể.

Để kiểm chứng tính hiệu quả của các thiết kế từ AI, các nhà nghiên cứu tại Stanford đã chọn ra 302 thiết kế tiềm năng nhất và tổng hợp chúng trong phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy, 16 trong số các thiết kế này có khả năng tiêu diệt hiệu quả vi khuẩn E. coli.

Việc phát triển các thực khuẩn thể mới có thể mở ra con đường điều trị mới cho các bệnh nhiễm trùng kháng kháng sinh. Báo cáo chỉ ra rằng liệu pháp thực khuẩn thể (phage therapy) được xem là giải pháp tiềm năng để đối phó với xu hướng gia tăng nhiễm khuẩn, đặc biệt là đối với những trường hợp không thể điều trị bằng kháng sinh.

Đột phá này cũng cho thấy AI đã có khả năng thiết kế các hệ thống sinh học mới nằm ngoài tự nhiên. Hie tin rằng khả năng này có thể cải thiện đáng kể sức khỏe con người thông qua việc phát triển các loại thuốc và liệu pháp mới.

Mã di truyền của các thực khuẩn thể trong nghiên cứu này có độ dài khoảng 5.400 cặp bazơ (base pairs). Để so sánh, bộ gen của tế bào sống nhỏ nhất có khoảng 500.000 cặp bazơ, còn bộ gen người là 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 không thể". Ông cũng nói thêm rằng 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), nhận định nghiên cứu này là "bước ngoặt vô cùng 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 cho phép con người hình dung ra nhiều khả năng hơn để giải quyết các thách thức lớn, bao gồm phát triển thực khuẩn thể để điều trị bệnh, các enzyme điều trị bệnh di truyền và các kháng thể có thể dùng trong liệu pháp miễn dịch.

Tham khảo

Generative design of bacteriophages with genome language models

Tuyên bố quảng cáo: Các liên kết ngoài chứa trong bài viết (bao gồm nhưng không giới hạn ở siêu liên kết, mã QR, mật khẩu, v.v.) được sử dụng để truyền tải thêm thông tin, tiết kiệm thời gian chọn lọc, kết quả chỉ mang tính chất tham khảo. Các bài viết của IT có chứa liên kết ngoài đều bao gồm tuyên bố này.