Các nhà khoa học tại Úc đã lần đầu tiên sử dụng trí tuệ nhân tạo để tạo ra một loại protein có khả năng tiêu diệt vi khuẩn kháng kháng sinh như E. coli. Đây là một phần trong xu hướng toàn cầu về ứng dụng AI trong thiết kế protein, vốn đang phát triển nhanh tại Mỹ, Trung Quốc và nay là Úc.

Hệ thống được sử dụng là một nền tảng AI chuyên thiết kế protein theo yêu cầu. Khác với phương pháp truyền thống vốn phụ thuộc vào các mẫu protein có sẵn trong tự nhiên, hệ thống mới cho phép thiết kế từ đầu những chuỗi protein có cấu trúc và chức năng chính xác theo yêu cầu. Chỉ cần nhập thông số mục tiêu, AI sẽ tạo ra các cấu trúc phù hợp trong vòng vài giây và có thể chuyển sang giai đoạn thử nghiệm.

Nghiên cứu này đặc biệt chú trọng tới việc tiêu diệt các siêu vi khuẩn – loại vi khuẩn đã kháng lại hầu hết các loại kháng sinh hiện có. Việc phát triển kháng thể mới bằng cách tổng hợp protein từ AI được kỳ vọng sẽ thay đổi cục diện điều trị nhiễm trùng trong tương lai.

Bên cạnh khả năng tiêu diệt vi khuẩn, các protein do AI thiết kế còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như sản xuất vaccine, cảm biến sinh học, vật liệu nano y sinh, hoặc enzyme công nghiệp. Quá trình này tận dụng khả năng mô phỏng cấu trúc phân tử với độ chính xác cao từ các mô hình học sâu, kết hợp với các phần mềm mã nguồn mở để tăng tính linh hoạt và phổ cập.

Khác với những phương pháp cổ điển cần phải thử và sai hàng ngàn lần trong phòng thí nghiệm, hệ thống mới có thể mô phỏng toàn bộ chuỗi phản ứng hóa học và cấu trúc gấp nếp của protein ngay trên máy tính. Từ đó, chỉ chọn ra những mẫu có khả năng hoạt động cao để đem đi kiểm chứng thực tế. Cách làm này giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và nhân lực trong quá trình nghiên cứu thuốc mới.

Ngoài ra, AI còn giúp cải thiện đáng kể tính ổn định và hiệu quả của protein thông qua việc tối ưu hóa cấu trúc phân tử. Một số công cụ mới như Bindcraft hay Chai cho phép mô phỏng sự tương tác giữa protein và mục tiêu sinh học, từ đó chọn ra các mẫu có hiệu suất cao nhất. Những nền tảng này đang dần được tích hợp vào các chương trình thiết kế protein ở nhiều quốc gia.

Tại Úc, nền tảng thiết kế AI đang được mở rộng, tập trung vào khả năng sản xuất hàng loạt protein theo yêu cầu, phục vụ nghiên cứu lâm sàng và công nghiệp dược phẩm. Với việc chủ động làm chủ công nghệ, quốc gia này kỳ vọng có thể giảm chi phí nhập khẩu sinh phẩm, đồng thời nâng cao năng lực tự sản xuất thuốc thế hệ mới.

Việc AI có thể tạo ra protein trong vài giây không chỉ giúp rút ngắn quá trình nghiên cứu mà còn mở ra cánh cửa mới cho các hướng điều trị từng bị coi là bất khả thi. Từ những loại bệnh hiếm, ung thư, cho đến kháng kháng sinh, tất cả đều có thể được tiếp cận bằng một cách làm hoàn toàn khác: thiết kế phân tử từ đầu, không cần sao chép tự nhiên.

Đây được xem là một bước tiến quan trọng không chỉ với ngành y sinh học mà còn với toàn bộ hệ thống y tế toàn cầu trong bối cảnh thế giới đang đối mặt với những đe dọa mới từ dịch bệnh, kháng thuốc và chi phí điều trị tăng cao.