Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge (Anh) vừa công bố một thành tựu đột phá khi ứng dụng thành công trí tuệ nhân tạo (AI) để phát triển một loại vắc-xin hoàn toàn mới. Đây là lần đầu tiên trong lịch sử y học, thành phần cốt lõi của một chế phẩm sinh học được thiết kế hoàn toàn bởi thuật toán máy tính và sau đó được đưa vào thử nghiệm lâm sàng trên cơ thể người.
Mục tiêu của dự án này là tạo ra một lá chắn miễn dịch diện rộng, có khả năng bảo vệ loài người trước nhiều chủng virus khác nhau, từ đó ngăn ngừa nguy cơ bùng phát các đại dịch trong tương lai.
Cơ chế hoạt động của các loại vắc-xin truyền thống là mô phỏng lại cấu trúc của một chủng virus cụ thể đang lưu hành để dạy hệ thống miễn dịch cách nhận biết và tiêu diệt chúng. Tuy nhiên, nhiều loại virus có khả năng đột biến và thay đổi hình dạng cấu trúc liên tục, khiến các loại vắc-xin thông thường nhanh chóng bị lỗi thời. Đây là lý do vì sao chúng ta phải liên tục cập nhật các mũi tiêm nhắc lại cho cúm mùa hoặc Covid-19 hàng năm.
Để giải quyết triệt để bài toán này, nhóm nghiên cứu tại Cambridge đã thu thập toàn bộ dữ liệu mã di truyền - vốn được coi là cuốn cẩm nang hướng dẫn của sự sống - từ hàng loạt chủng coronavirus được ghi nhận bởi các chương trình giám sát dịch tễ. Sau đó, hệ thống trí tuệ nhân tạo sẽ tiến hành phân tích các chuỗi dữ liệu này để tự động thiết kế ra một "siêu kháng nguyên".
Kháng nguyên là thành phần quyết định của vắc-xin, đóng vai trò làm "bia tập bắn" cho các tế bào miễn dịch học cách tấn công. Nhờ sự tính toán của AI, siêu kháng nguyên này có thể huấn luyện hệ thống miễn dịch của con người nhận diện được toàn bộ cấu trúc cốt lõi của cả một họ virus, giúp duy trì hiệu quả bảo vệ ngay cả khi virus đột biến hoặc có chủng mới lây truyền từ động vật sang người.
Giáo sư Jonathan Heeney từ Đại học Cambridge chia sẻ với BBC News về tầm nhìn của dự án: "Chúng ta luôn ở thế bị động và đi sau virus. Những gì chúng tôi đang cố gắng thực hiện là đi trước xu hướng để bảo vệ cộng đồng khỏi các đợt bùng phát hoặc đại dịch mới. Đây là một sự thay đổi mang tính bản lề trong cách nhân loại chuẩn bị ứng phó với dịch bệnh".
Ông cũng bày tỏ sự kinh ngạc trước năng lực của công nghệ này và khẳng định đây là một bước đi mang lại lợi ích to lớn cho nhân loại.
Giai đoạn đầu của cuộc thử nghiệm lâm sàng được thực hiện trên 39 tình nguyện viên nhằm mục đích chính là đánh giá mức độ an toàn của vắc-xin. Một nghiên cứu tiếp theo quy mô hơn với khoảng 200 người đang được triển khai để làm rõ hiệu quả thực tế của siêu kháng nguyên trong việc kích hoạt hệ thống miễn dịch. Theo các kết quả chi tiết được công bố trên Journal of Infection, mặc dù mức độ tác động ban đầu lên hệ miễn dịch được đánh giá là khá "khiêm tốn", công trình này vẫn đang tạo ra làn sóng phấn khích lớn trong giới khoa học toàn cầu.
Đồng tình với quan điểm này, Giáo sư Saul Faust, người trực tiếp điều phối một số thử nghiệm tại Đại học Southampton, nhận định: "Thiết kế từ AI chắc chắn có tiềm năng lớn và thực sự thú vị. Điều đặc biệt ở công nghệ này là nó vượt trội hơn rất nhiều trong việc tự động thiết kế vắc-xin ứng phó với các đại dịch tiềm tàng, ngay cả khi virus liên tục biến đổi".
Giáo sư Marian Knight, Giám đốc Khoa học của Viện Nghiên cứu Sức khỏe và Chăm sóc Quốc gia Anh, cũng khẳng định thành công của thử nghiệm này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc cung cấp giải pháp bảo vệ lâu dài và trên diện rộng chống lại các mối đe dọa từ virus.
Không dừng lại ở coronavirus, các nhà khoa học đang mở rộng mô hình AI này để phát triển các loại vắc-xin vạn năng chống lại bệnh cúm mùa, cúm gia cầm H5N1 và virus Ebola. Hiện tại, các thử nghiệm trên động vật đối với vắc-xin cúm gia cầm đang cho thấy những tín hiệu rất khả quan. Giáo sư Andy Pollard, Giám đốc Nhóm Vắc-xin Oxford, dù không tham gia trực tiếp vào nghiên cứu nhưng đánh giá các dữ liệu thực nghiệm trên động vật là vô cùng hấp dẫn và nằm ngoài dự đoán của giới chuyên môn.
Tuy nhiên, Giáo sư Pollard cũng lưu ý rằng thách thức lớn nhất vẫn nằm ở các giai đoạn thử nghiệm chuyên sâu trên cơ thể người. Khác với chuột thí nghiệm, hệ thống miễn dịch của con người phức tạp hơn rất nhiều do đã được định hình qua nhiều năm tiếp xúc với các loại mầm bệnh khác nhau trong đời sống. Dù vậy, ông khẳng định trí tuệ nhân tạo chắc chắn sẽ là "yếu tố thay đổi cuộc chơi" đối với nền y học hiện đại. Khả năng dự đoán chính xác phản ứng của hệ miễn dịch nhờ các công cụ AI sẽ giúp rút ngắn đáng kể quy trình phát triển dược phẩm, từ đó cứu sống hàng triệu người trong tương lai.
