Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Trong vòng một năm trở lại đây, công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) đã góp phần thúc đẩy quá trình phát triển protein đặc hiệu, mở ra nhiều triển vọng mới trong điều trị các bệnh lý nghiêm trọng như ung thư, nhiễm khuẩn kháng thuốc, và ngộ độc do động vật.

Nếu như trước đây, việc tổng hợp một loại protein chuyên biệt phục vụ cho chẩn đoán và điều trị y học có thể mất hàng thập kỷ, thì với sự hỗ trợ của AI, thời gian này đã được rút ngắn chỉ còn vài giây.

Mới đây, nhóm nghiên cứu tại Úc đã lần đầu tiên ứng dụng AI để thiết kế một loại protein sinh học có khả năng tiêu diệt vi khuẩn E. coli kháng kháng sinh. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, đánh dấu cột mốc quan trọng trong cuộc chiến chống lại các chủng "siêu vi khuẩn" ngày càng phổ biến và khó kiểm soát.

Thông qua nền tảng thiết kế protein dựa trên AI, nhóm chuyên gia này đã đưa Úc vào nhóm các quốc gia dẫn đầu như Hoa Kỳ và Trung Quốc trong việc phát triển hàng loạt protein mới phục vụ nghiên cứu sinh học và y học. Công nghệ này không chỉ giúp tăng tốc độ trong quy trình thử nghiệm và sản xuất thuốc, mà còn định hình lại phương pháp tiếp cận trong chăm sóc sức khỏe và nghiên cứu y sinh.

Theo chia sẻ từ Tiến sĩ Joel Grinter và Phó Giáo sư David Ascher Knott – đồng tác giả công trình – nền tảng thiết kế protein do nhóm phát triển là hệ thống đầu tiên tại Úc được mô phỏng từ công trình của nhà khoa học David Baker, người đạt giải Nobel Hóa học năm 2024. Hệ thống này có khả năng tạo ra hàng loạt protein de novo, đang được nghiên cứu ứng dụng trong các lĩnh vực như dược phẩm, vaccine, vật liệu nano, cảm biến sinh học, và các công nghệ y sinh tiên tiến.

Đáng chú ý, toàn bộ nền tảng vận hành bằng phần mềm thiết kế protein mã nguồn mở, qua đó cho phép cộng đồng nghiên cứu toàn cầu truy cập và ứng dụng miễn phí. Tiến sĩ Daniel Fox, nghiên cứu sinh trực tiếp thực hiện các thử nghiệm, khẳng định rằng: “Việc dân chủ hóa công nghệ thiết kế protein là yếu tố cốt lõi để đảm bảo sự công bằng trong tiếp cận tiềm năng của AI trên phạm vi toàn cầu.”

Ngoài việc tạo ra các protein có cấu trúc tùy biến nhằm gắn vào các phân tử mục tiêu, công nghệ còn cho phép sản xuất các chất điều biến sinh học như chất ức chế, kích hoạt, đối kháng hoặc enzyme cải tiến với độ bền và hoạt tính cao.

Tiến sĩ Grinter cho biết, hiện nay phần lớn các loại protein dùng trong điều trị đều có nguồn gốc tự nhiên và cần thời gian dài để tái cấu trúc trong phòng thí nghiệm. Nhờ vào mô hình học sâu, nhóm nghiên cứu đã có thể thiết kế protein từ đầu với tính năng được kiểm soát chặt chẽ, giúp giảm chi phí và đẩy nhanh tiến trình nghiên cứu.

Từ sau công trình của David Baker, nhiều công cụ như Bindcraft và Chai đã được phát triển, góp phần hoàn thiện nền tảng nghiên cứu do Tiến sĩ Grinter và Phó Giáo sư Knott đồng điều hành.

Giáo sư John Carroll – Giám đốc Viện Phát hiện Y sinh Monash – đánh giá cao chương trình, cho rằng đây là bước tiến quan trọng giúp Úc bắt kịp xu hướng toàn cầu trong thiết kế liệu pháp mới và công cụ nghiên cứu tiên tiến. Ông cũng ghi nhận tinh thần khởi nghiệp và sự nỗ lực vượt bậc của các nhà khoa học trẻ đã xây dựng hệ thống từ con số không.

Hiện chương trình đang được triển khai tại Đại học Monash và Đại học Melbourne, dưới sự phối hợp của nhóm chuyên gia gồm các nhà sinh học cấu trúc và kỹ sư máy tính. Theo Phó Giáo sư Knott, chính sự liên kết giữa kiến thức chuyên sâu về protein và năng lực học máy đã tạo nên một nền tảng thiết kế protein có tính linh hoạt cao, dễ dàng tích hợp các công cụ hiện đại trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250710113152.htm