Ngày 15/1, một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí "Nature" cho thấy trí tuệ nhân tạo (AI) đã được sử dụng để thiết kế thành công các protein có khả năng ngăn chặn tác động chết người của nọc độc từ nhiều loài rắn độc, bao gồm rắn hổ mang. Phát hiện này được đánh giá có thể đặt nền móng cho một phương pháp điều trị mới, giúp cứu sống khoảng 100.000 người bị rắn cắn mỗi năm.
Tại nhiều khu vực trên thế giới, rắn cắn là nguyên nhân gây tử vong và tàn tật vĩnh viễn cho hàng chục nghìn người. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) tại Geneva, Thụy Sĩ, đã xếp rắn cắn vào danh sách các căn bệnh bị bỏ quên, tương tự như sốt xuất huyết và bệnh dại. Tuy nhiên, trong hơn một thế kỷ qua, các phương pháp điều trị vẫn gần như không thay đổi, chủ yếu dựa trên kháng thể trong huyết thanh kháng nọc độc (antivenom).
Đây là phương pháp điều trị phổ biến và hiệu quả nhất đối với vết rắn cắn, được sử dụng rộng rãi tại các bệnh viện trên thế giới. Huyết thanh kháng nọc độc chứa các kháng thể giúp trung hòa nọc độc, được tạo ra bằng cách tiêm một lượng nhỏ nọc rắn vào động vật như ngựa hoặc cừu để kích thích hệ miễn dịch sản sinh kháng thể, sau đó tinh lọc và sử dụng làm thuốc.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm, như yêu cầu bảo quản lạnh, gây khó khăn ở vùng xa xôi, đồng thời có nguy cơ gây phản ứng dị ứng hoặc sốc phản vệ. Ngoài ra, mỗi loại huyết thanh thường chỉ đặc hiệu với một số loài rắn nhất định, do đó cần xác định đúng loại rắn cắn để sử dụng phù hợp. Hiện nay, có hai loại huyết thanh kháng nọc độc phổ biến, gồm loại polyvalent antivenom, có khả năng kháng nhiều loại nọc độc và được dùng trong trường hợp không xác định được loài rắn, và loại monovalent antivenom, chuyên biệt để điều trị nọc độc của một loài rắn cụ thể.
Nghiên cứu mới cũng là minh chứng rõ ràng cho vai trò quan trọng của AI trong y học. Trước đây, những thách thức như thiết kế một loại protein mới có khả năng vô hiệu hóa protein khác có thể mất nhiều tháng, nhiều năm hoặc thậm chí là bất khả thi. Giờ đây, với AI, quá trình này có thể được thực hiện chỉ trong thời gian cực ngắn, thậm chí tính bằng giây
Điều thú vị là việc phát triển phương pháp điều trị vết rắn cắn không nằm trong kế hoạch ban đầu của David Baker – nhà vật lý sinh học tại Đại học Washington ở Seattle, Mỹ. Cuối năm 2022, phòng thí nghiệm của ông ra mắt RFdiffusion – một chương trình AI thiết kế protein mang tính đột phá.
Lấy cảm hứng từ các công cụ tạo hình ảnh bằng AI như DALL-E và Midjourney, RFdiffusion có khả năng tạo ra các protein nhỏ có thể liên kết chặt chẽ với các protein mục tiêu. Công nghệ này đã được ứng dụng vào nghiên cứu protein liên quan đến ung thư, bệnh tự miễn dịch và nay là cả nọc độc rắn, mở ra nhiều cơ hội đột phá trong lĩnh vực y học.
Ở nhiều nơi trên thế giới, rắn cắn là “kẻ giết người” nổi tiếng và là nguyên nhân gây tàn tật vĩnh viễn cho rất nhiều người. Tổ chức Y tế Thế giới ở Geneva, Thụy Sĩ, đã coi rắn cắn như căn bệnh bị bỏ quên giống sốt xuất huyết và bệnh dại. Tuy nhiên, các phương pháp điều trị hầu như không thay đổi trong hơn một thế kỷ - hầu hết đều dựa trên kháng thể trong huyết thanh lấy từ ngựa và cừu được tiêm nọc rắn.
Nghiên cứu này cũng minh chứng cho thấy trí tuệ nhân tạo đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu y tế. Những thách thức trước đây phải mất hàng tháng, hàng năm hoặc thậm chí được chứng minh là không thể - chẳng hạn như thiết kế một loại protein mới để ngăn chặn thành công một loại protein khác - giờ đây có thể được thực hiện trong thời gian ngắn, thậm chí là trong vài giây.
Việc phát triển các phương pháp điều trị vết rắn cắn không nằm trong tầm ngắm của David Baker, nhà vật lý sinh học tính toán tại Đại học Washington ở Seattle, khi phòng thí nghiệm của ông công bố một chương trình thiết kế protein mang tính thay đổi cuộc chơi có tên RFdiffusion vào cuối năm 2022.
Lấy cảm hứng từ các công cụ AI tạo hình ảnh như Giống như DALL-E và Midjourney, chương trình này tỏ ra thành thạo trong việc thiết kế các protein nhỏ có khả năng liên kết mạnh mẽ với các protein mục tiêu, bao gồm cả các protein liên quan đến ung thư và các bệnh tự miễn dịch./.