AI tạo ra 16 virus hoàn toàn mới, vì sao giới khoa học lo ngại?

16 thiết kế sau đó được tổng hợp và chứng minh có khả năng lây nhiễm, tiêu diệt vi khuẩn E. coli trong phòng thí nghiệm. Thành tựu này mở ra hướng phát triển phương pháp điều trị nhiễm khuẩn, nhưng đồng thời đặt ra những câu hỏi mới về an toàn sinh học.

AI lần đầu thiết kế virus có khả năng hoạt động

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford và Arc Institute đã sử dụng các mô hình AI Evo 1 và Evo 2 để thiết kế những bộ gen thực khuẩn thể mới. Thực khuẩn thể, hay bacteriophage, là nhóm virus chuyên lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn, không tấn công tế bào người.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science, cho thấy AI có thể tạo ra những bộ gen virus hoàn chỉnh có khả năng hoạt động trong thực tế, thay vì chỉ tạo ra các trình tự DNA trên máy tính.

Các nhà khoa học sử dụng thực khuẩn thể ΦX174, một loại virus chỉ lây nhiễm vi khuẩn E. coli, làm nền tảng để thiết kế các bộ gen mới. Sau khi AI tạo ra các ứng viên, nhóm nghiên cứu tổng hợp và kiểm tra gần 300 thiết kế trong phòng thí nghiệm. 16 bộ gen tạo ra những thực khuẩn thể có khả năng lây nhiễm và tiêu diệt E. coli.

Đây là điểm đáng chú ý của nghiên cứu: AI không chỉ dự đoán hoặc phân tích một hệ gen có sẵn mà còn có thể hỗ trợ thiết kế một hệ gen virus hoàn chỉnh với những đặc điểm chưa từng được quan sát trong tự nhiên.

Các nhà nghiên cứu cho biết những thực khuẩn thể mới có thể trở thành nền tảng cho các nghiên cứu về liệu pháp thực khuẩn thể, trong bối cảnh tình trạng vi khuẩn kháng kháng sinh ngày càng đáng lo ngại.

Stanford cũng đang triển khai một chương trình nghiên cứu nhằm phát triển các liệu pháp sử dụng thực khuẩn thể để đối phó với những vi khuẩn kháng thuốc.

Vì sao khả năng này khiến giới khoa học lo ngại?

Việc AI có thể thiết kế virus có khả năng hoạt động mang lại lợi ích rõ ràng cho nghiên cứu sinh học. Tuy nhiên, cùng một năng lực có thể được sử dụng cho những mục đích khác nếu các mô hình AI trong tương lai được huấn luyện hoặc sử dụng để thiết kế những tác nhân sinh học nguy hiểm.

Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà khoa học chủ động giới hạn phạm vi nhằm giảm rủi ro. Evo 2 được phát triển với dữ liệu di truyền rộng lớn, nhưng nhóm nghiên cứu đã loại các bộ gen virus khỏi dữ liệu huấn luyện của mô hình nhằm hạn chế khả năng sử dụng công cụ để tạo ra những virus nguy hiểm hơn.

Điều đó có nghĩa những virus được tạo ra trong nghiên cứu hiện tại không phải virus gây bệnh cho người. Chúng được thiết kế để tấn công E. coli và được nghiên cứu trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Tuy nhiên, giới nghiên cứu quan tâm đến vấn đề rộng hơn: AI đang chuyển từ khả năng đọc và phân tích mã di truyền sang khả năng thiết kế những trình tự di truyền mới có chức năng.

Fatemeh Vafaee, giáo sư tại Australia, cho rằng mối quan tâm chính không nằm ở những thực khuẩn thể được tạo ra trong nghiên cứu này mà ở khả năng công nghệ tương tự có thể được phát triển và sử dụng cho những mục đích gây hại trong tương lai.

Các chuyên gia vì vậy kêu gọi xây dựng những cơ chế bảo vệ, sàng lọc và giám sát phù hợp với tốc độ phát triển của AI trong lĩnh vực sinh học.

AI có thể mở hướng mới cho điều trị vi khuẩn kháng thuốc

Một trong những ứng dụng được kỳ vọng của công nghệ này là phát triển các thực khuẩn thể mới để tiêu diệt những loại vi khuẩn gây bệnh mà thuốc kháng sinh khó kiểm soát.

Thực khuẩn thể có đặc điểm khác với kháng sinh thông thường: chúng nhắm vào vi khuẩn và có tính đặc hiệu tương đối cao đối với vật chủ. Stanford đang nghiên cứu khả năng phát triển các liệu pháp sử dụng thực khuẩn thể để điều trị những nhiễm khuẩn kháng kháng sinh, trong đó mục tiêu là tạo ra các phương pháp điều trị phù hợp với từng loại vi khuẩn.

Nghiên cứu mới cho thấy AI có thể rút ngắn một phần quá trình tìm kiếm và thiết kế các thực khuẩn thể tiềm năng. Thay vì chỉ sàng lọc những virus tồn tại trong tự nhiên, các nhà khoa học có thể sử dụng mô hình AI để đề xuất những bộ gen mới rồi đưa các ứng viên phù hợp vào kiểm nghiệm thực tế.

Tuy nhiên, đây mới là bằng chứng về khả năng thiết kế thực khuẩn thể bằng AI, chưa phải một phương pháp điều trị đã được chứng minh trên người. Khoảng cách từ một thực khuẩn thể hoạt động trong phòng thí nghiệm đến một liệu pháp y tế an toàn và hiệu quả còn rất lớn.

Điều quan trọng hơn là thành tựu này cho thấy AI đang mở rộng vai trò trong sinh học: từ phân tích dữ liệu di truyền sang thiết kế các hệ thống sinh học có khả năng hoạt động. Khi năng lực này tiếp tục phát triển, các biện pháp bảo đảm an toàn sinh học cũng cần được xây dựng song song.