Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge (Anh) đã phát triển thành công một loại vaccine mới với thành phần cốt lõi được thiết kế hoàn toàn bằng trí tuệ nhân tạo (AI). Đây là lần đầu tiên một loại vaccine có kháng nguyên do AI thiết kế được đưa vào thử nghiệm trên cơ thể người. Loại vaccine này hướng tới mục tiêu ngăn chặn toàn bộ họ virus corona, bao gồm tất cả các biến thể của Covid-19 cũng như các virus lây truyền từ động vật có nguy cơ bùng phát thành đại dịch trong tương lai.
Thông thường, các loại vaccine truyền thống được phát triển dựa trên một chủng virus cụ thể đang lưu hành trong tự nhiên. Tuy nhiên, phương pháp này gặp khó khăn khi virus liên tục đột biến, khiến vaccine nhanh chóng bị giảm hiệu quả và đòi hỏi phải cập nhật thường xuyên, tương tự như vaccine Covid-19 hay vaccine cúm mùa hiện nay. Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu tại Cambridge đã thu thập mã di truyền của nhiều loại virus corona khác nhau từ các chương trình giám sát dịch bệnh.
Các dữ liệu di truyền này sau đó được phân tích bằng trí tuệ nhân tạo. Từ đó, AI tự thiết kế ra một "siêu kháng nguyên". Kháng nguyên là thành phần cốt lõi trong vaccine, là mục tiêu để hệ miễn dịch học cách nhận diện và tấn công. Siêu kháng nguyên do AI thiết kế có khả năng huấn luyện hệ thống miễn dịch của con người chống lại toàn bộ họ virus corona, ngay cả khi chúng đột biến hoặc khi mầm bệnh mới lây truyền từ động vật sang người.
Giáo sư Saul Faust từ Đại học Southampton, đơn vị tham gia thực hiện một phần các thử nghiệm, nhận định rằng công nghệ thiết kế bằng AI này thực sự thú vị và sở hữu tiềm năng lớn. Ông nhấn mạnh khả năng ưu việt của AI trong việc thiết kế các loại vaccine ứng phó với đại dịch tiềm tàng, đặc biệt là trong bối cảnh các chủng virus liên tục biến đổi không ngừng.
Song song đó, nhóm cũng thử nghiệm vaccine chống cúm gia cầm H5N1 để chủ động phòng ngừa kịch bản chủng virus đang tàn phá các quần thể chim này lây lan mạnh mẽ và gây đại dịch ở người. Các dự án nghiên cứu vaccine chống sốt xuất huyết do virus và virus Ebola bằng công nghệ AI cũng đang được triển khai đồng thời.
Đồng quan điểm, Giáo sư Andy Pollard, Giám đốc Nhóm Nghiên cứu Vaccine Oxford, đánh giá trí tuệ nhân tạo sẽ là nhân tố thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực nghiên cứu vaccine. Khả năng dự đoán phản ứng của hệ miễn dịch đối với vaccine bằng các công cụ AI giúp đẩy nhanh đáng kể tiến trình phát triển sản phẩm y tế, từ đó mở ra cơ hội cứu sống nhiều mạng người hơn trong tương lai.
Thiết kế siêu kháng nguyên
Thông thường, các loại vaccine truyền thống được phát triển dựa trên một chủng virus cụ thể đang lưu hành trong tự nhiên. Tuy nhiên, phương pháp này gặp khó khăn khi virus liên tục đột biến, khiến vaccine nhanh chóng bị giảm hiệu quả và đòi hỏi phải cập nhật thường xuyên, tương tự như vaccine Covid-19 hay vaccine cúm mùa hiện nay. Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu tại Cambridge đã thu thập mã di truyền của nhiều loại virus corona khác nhau từ các chương trình giám sát dịch bệnh.
Các dữ liệu di truyền này sau đó được phân tích bằng trí tuệ nhân tạo. Từ đó, AI tự thiết kế ra một "siêu kháng nguyên". Kháng nguyên là thành phần cốt lõi trong vaccine, là mục tiêu để hệ miễn dịch học cách nhận diện và tấn công. Siêu kháng nguyên do AI thiết kế có khả năng huấn luyện hệ thống miễn dịch của con người chống lại toàn bộ họ virus corona, ngay cả khi chúng đột biến hoặc khi mầm bệnh mới lây truyền từ động vật sang người.
Các giai đoạn thử nghiệm
Dù công trình nghiên cứu vẫn đang ở những giai đoạn đầu tiên, các thử nghiệm lâm sàng trên người đã được triển khai. Giai đoạn thử nghiệm thứ nhất được thực hiện trên 39 tình nguyện viên nhằm mục đích đánh giá mức độ an toàn của vaccine mới. Sau đó, một nghiên cứu tiếp theo quy mô lớn hơn với khoảng 200 người tham gia sẽ được thực hiện để đánh giá chi tiết khả năng huấn luyện hệ miễn dịch của loại vaccine này.Giáo sư Saul Faust từ Đại học Southampton, đơn vị tham gia thực hiện một phần các thử nghiệm, nhận định rằng công nghệ thiết kế bằng AI này thực sự thú vị và sở hữu tiềm năng lớn. Ông nhấn mạnh khả năng ưu việt của AI trong việc thiết kế các loại vaccine ứng phó với đại dịch tiềm tàng, đặc biệt là trong bối cảnh các chủng virus liên tục biến đổi không ngừng.
Mở rộng sang cúm và Ebola
Không dừng lại ở virus corona, nhóm nghiên cứu tại Đại học Cambridge đang mở rộng ứng dụng công nghệ AI sang các loại mầm bệnh nguy hiểm khác. Họ đã bắt đầu phát triển các loại vaccine riêng biệt nhằm chống lại bệnh cúm và Ebola. Hiện tại, các thử nghiệm trên động vật đang được tiến hành đối với vaccine cúm mùa phổ quát – loại vaccine hứa hẹn không cần phải thay đổi công thức hàng năm.Song song đó, nhóm cũng thử nghiệm vaccine chống cúm gia cầm H5N1 để chủ động phòng ngừa kịch bản chủng virus đang tàn phá các quần thể chim này lây lan mạnh mẽ và gây đại dịch ở người. Các dự án nghiên cứu vaccine chống sốt xuất huyết do virus và virus Ebola bằng công nghệ AI cũng đang được triển khai đồng thời.
Thay đổi cách phòng dịch
Sự xuất hiện của công nghệ thiết kế vaccine bằng AI được kỳ vọng sẽ thay đổi căn bản cách thức nhân loại chuẩn bị ứng phó với các mối đe dọa dịch bệnh. Giáo sư Jonathan Heeney thuộc Đại học Cambridge chia sẻ rằng con người thường ở thế bị động và đi sau sự tiến hóa của virus. Mục tiêu của nghiên cứu này là đi trước xu thế để bảo vệ cộng đồng trước cả khi các đợt bùng phát mới hoặc đại dịch tương lai xuất hiện.Đồng quan điểm, Giáo sư Andy Pollard, Giám đốc Nhóm Nghiên cứu Vaccine Oxford, đánh giá trí tuệ nhân tạo sẽ là nhân tố thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực nghiên cứu vaccine. Khả năng dự đoán phản ứng của hệ miễn dịch đối với vaccine bằng các công cụ AI giúp đẩy nhanh đáng kể tiến trình phát triển sản phẩm y tế, từ đó mở ra cơ hội cứu sống nhiều mạng người hơn trong tương lai.
