Chống kháng kháng sinh: Ý tưởng từ AI và người Neanderthal đã tuyệt chủng

(CLO) Để tạo ra các loại thuốc có khả năng chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh, một nhóm nghiên cứu đã dùng AI để đưa kháng sinh của người Neanderthal đã tuyệt chủng trở lại từ quá khứ, trong bối cảnh mỗi năm có gần 5 triệu ca tử vong liên quan đến tình trạng kháng kháng sinh.

Mối họa từ vi khuẩn kháng kháng sinh

Theo WHO, khi thế giới phải đối mặt với gần 5 triệu ca tử vong mỗi năm liên quan đến tình trạng vi khuẩn kháng kháng sinh, sự cần thiết trong việc tìm ra các loại thuốc tiềm năng để có thể đối phó với tình trạng này là vô cùng cấp bách.

Mới đây, nhóm nghiên cứu do nhà tiên phong về công nghệ sinh học César de la Fuente dẫn đầu đang sử dụng các phương pháp tính toán dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) để khai thác các đặc tính di truyền từ những họ hàng đã tuyệt chủng của loài người như người Neanderthal, nhằm đưa kháng sinh của họ trở lại từ 40.000 năm trước.

chong khang khang sinh y tuong tu ai va nguoi neanderthal da tuyet chung hinh 1

Mô hình loài người đã tuyệt chủng Neanderthal. Ảnh: Getty

Qua nghiên cứu, các nhà khoa học phát hiện một số phân tử protein hoặc peptide nhỏ có khả năng chống lại vi khuẩn, điều này có thể tạo tiền đề cho các loại thuốc mới chống nhiễm trùng ở người.

Kháng sinh (như penicillin) là loại được sản xuất tự nhiên (bởi một vi sinh vật chống vi sinh vật khác), trong khi kháng khuẩn không phải kháng sinh (như sulfonamide và antiseptic) là chất được tổng hợp hoàn toàn.

Tuy nhiên, cả hai loại đều có chung mục tiêu là giết hoặc ngăn chặn vi sinh vật sinh trưởng và cả hai đều nằm trong hóa trị liệu kháng khuẩn. Các chất kháng khuẩn bao gồm thuốc sát khuẩn, xà phòng kháng khuẩn, chất tẩy hóa học; trong khi kháng sinh là loại kháng khuẩn quan trọng dùng chuyên biệt hơn trong y khoa và đôi khi trong thức ăn chăn nuôi.

Kháng sinh không có tác dụng chống lại virus gây các bệnh ví dụ như cảm lạnh hay cúm, thuốc ức chế virus được gọi là thuốc chống virus hoặc kháng virus chứ không phải kháng sinh.

“Nó cho phép chúng tôi khám phá những trình tự mới, những loại phân tử mới chưa từng được phát hiện ở các sinh vật sống, mở ra cho chúng tôi suy nghĩ rộng hơn về sự đa dạng phân tử”, tiến sĩ Cesar de la Fuente từ Đại học Pennsylvania (Mỹ), người đứng đầu nhóm nghiên cứu cho biết. “Vi khuẩn ngày nay chưa từng tiếp xúc với những phân tử mới đó, do đó đây có thể là cơ hội tốt để đối phó với các mầm bệnh khó chữa hiện nay”.

Các chuyên gia cho rằng những phát hiện mới về vấn đề vi khuẩn kháng kháng sinh là vô cùng cần thiết. “Thế giới đang phải đối mặt với cuộc khủng hoảng kháng thuốc kháng sinh... Nếu chúng ta cần quay về quá khứ để đưa ra các giải pháp tiềm năng cho tương lai  thì tôi hoàn toàn ủng hộ”, ông Michael Mahan, giáo sư khoa sinh học phân tử, tế bào và phát triển tại Đại học California (Mỹ) cho biết.

Những gợi ý từ “Công viên kỷ Jura”

Hầu hết các loại kháng sinh đều có nguồn gốc từ vi sinh vật và nấm, được phát hiện bằng cách sàng lọc các vi sinh vật sống trong đất. Nhưng trong những thập kỷ gần đây, tình trạng lạm dụng kháng sinh đã khiến các mầm bệnh phát triển khả năng kháng thuốc.

Trong thập kỷ qua, ông De la Fuente đã sử dụng các phương pháp tính toán để đánh giá tiềm năng của nhiều loại peptide có thể thay thế cho kháng sinh. Vào một ngày ở trong phòng thí nghiệm, bộ phim bom tấn “Công viên kỷ Jura” bất ngờ được đề cập, giúp nhóm nhà khoa học nảy ra ý tưởng nghiên cứu các phân tử đã tuyệt chủng. “Tại sao không mang các phân tử từ quá khứ quay trở lại?”, ông nói.

Để tìm ra các peptide chưa được biết đến trước đây, nhóm nghiên cứu đã đào tạo một thuật toán AI có khả năng nhận biết các vị trí bị phân mảnh trong protein của con người có thể có hoạt tính kháng khuẩn. Sau đó, các nhà khoa học áp dụng nó vào các chuỗi protein có sẵn công khai của người hiện đại (Homo sapiens), người Neanderthal (Homo neanderthalensis) và người Denisovan - một loài người cổ xưa khác có liên quan chặt chẽ với người Neanderthal.

Sau đó, nhóm nghiên cứu sử dụng đặc tính của các peptide kháng khuẩn trước đây để dự đoán loại peptide cổ xưa nào có khả năng tiêu diệt vi khuẩn cao nhất.

Tiếp theo, nhóm tổng hợp và thử nghiệm 69 peptide có khả năng nhất để xem liệu chúng có thể tiêu diệt vi khuẩn hay không. Nhóm nghiên cứu đã chọn ra 6 loại mạnh nhất, trong đó có 4 loại từ người hiện đại, 1 loại từ người Neanderthal và 1 từ người Denisovans.

Nhóm cho chúng tiếp xúc với những con chuột bị nhiễm vi khuẩn Acinetobacter baumannii, một nguyên nhân phổ biến gây nhiễm trùng bệnh viện ở người. (Nhiễm trùng bệnh viện là loại nhiễm trùng người bệnh mắc phải khi đang nằm điều trị trong bệnh viện mà lúc nhập viện không có).

chong khang khang sinh y tuong tu ai va nguoi neanderthal da tuyet chung hinh 2

Nhà tiên phong về công nghệ sinh học César de la Fuente của Đại học Pennsylvania cho biết, trong số 6 peptide được chọn bằng thuật toán, 1 peptide từ người Neanderthal đạt hiệu quả cao nhất trong việc chống lại mầm bệnh ở chuột bị nhiễm vi khuẩn. (Ảnh: Đại học Pennsylvania)

“Tôi nghĩ một trong những khoảnh khắc thú vị nhất là khi chúng tôi phục hồi các phân tử trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp hóa học và sau đó lần đầu tiên chúng tôi làm cho chúng sống lại. Thật tuyệt vời từ góc độ khoa học khi chứng kiến khoảnh khắc đó”, ông De la Fuente chia sẻ.

Kết quả thí nghiệm, ở những con chuột bị nhiễm bệnh phát triển áp xe trên da, các peptide đã tích cực tiêu diệt vi khuẩn; ở con bị nhiễm trùng đùi, các peptide hoạt động kém hiệu quả hơn nhưng vẫn ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn.

“Loại peptide tốt nhất là loại mà chúng tôi gọi là Neanderthalien 1, của người Neanderthal, và đó là loại hiệu quả nhất khi thí nghiệm trên chuột”, ông De la Fuente nói.

Cần thêm nhiều nghiên cứu

Tuy nhiên, ông De la Fuente nhấn mạnh rằng không có peptide nào đủ tiêu chuẩn để “sẵn sàng dùng làm thuốc kháng sinh” mà thay vào đó sẽ cần điều chỉnh rất nhiều. Trong nghiên cứu dự kiến công bố vào năm tới, ông và các đồng nghiệp đã phát triển một mô hình học sâu mới để khám phá chuỗi protein của 208 sinh vật đã tuyệt chủng có thông tin di truyền chi tiết.

Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy hơn 11.000 peptide kháng khuẩn tiềm năng chưa từng phát hiện trước đây chỉ có ở các sinh vật đã tuyệt chủng, đồng thời tổng hợp các peptide triển vọng nhất từ loài voi ma mút lông xù Siberia, loài bò biển Steller (một loài động vật có vú ở biển đã tuyệt chủng vào thế kỷ 18 do hoạt động săn bắn ở Bắc Cực), loài lười khổng lồ và nai sừng tấm Ailen khổng lồ (Megaloceros giganteus). Ông nói rằng các peptide mới được phát hiện có “hoạt động chống nhiễm trùng tuyệt vời” ở chuột.

Tiến sĩ Dmitry Ghilarov, trưởng nhóm tại Trung tâm John Innes ở Vương quốc Anh cho biết nút thắt trong việc tìm kiếm kháng sinh mới là loại kháng sinh này có thể không ổn định và khó tổng hợp. “Có rất nhiều loại kháng sinh peptide này không được ngành công nghiệp phát triển và theo đuổi vì những khó khăn như độc tính”, Ghilarov cho biết.

Theo một bài báo xuất bản vào tháng 5/2021, trong số 10.000 hợp chất hứa hẹn được các nhà nghiên cứu xác định, chỉ có một hoặc hai loại thuốc kháng sinh nhận được sự chấp thuận của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ.

Tiến sĩ Monique van Hoek, giáo sư và phó giám đốc nghiên cứu tại Trường Sinh học Hệ thống của Đại học George Mason (Mỹ) cho biết rất hiếm khi một peptide được tìm thấy trong tự nhiên lại trực tiếp tạo ra một loại thuốc hoặc loại kháng sinh mới khác.

Theo bà Van Hoek, vệc phát hiện ra một peptide mới sẽ tạo ra tiền đề cho các nhà nghiên cứu, giúp họ sử dụng các kỹ thuật tính toán để mày mò và tối ưu hóa tiềm năng trở thành một loại thuốc kháng sinh mới của peptide.

Hiện bà Van Hoek đang tập trung nghiên cứu vào một peptide tổng hợp có nguồn gốc từ loại peptide tự nhiên ở cá sấu Mỹ. Hiện peptide đang được thử nghiệm tiền lâm sàng.

Bà Van Hoek nói rằng mặc dù có vẻ kỳ quặc khi tìm nguồn kháng sinh mới từ cá sấu hoặc người đã tuyệt chủng, nhưng mức độ nghiêm trọng của tình trạng vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh khiến các nghiên cứu này trở nên đáng giá.

Hoài Phương (theo CNN)

Xem thêm

Thượng đỉnh Trung - Nga và nỗ lực định hình trật tự quốc tế mới

Thượng đỉnh Trung - Nga và nỗ lực định hình trật tự quốc tế mới

(NB&CL) Chuyến thăm chính thức Trung Quốc của Tổng thống Nga Vladimir Putin (ngày 19-20/5) diễn ra trong bối cảnh môi trường quốc tế tiếp tục biến động mạnh bởi cạnh tranh chiến lược giữa các cường quốc, xung đột kéo dài tại Ukraine, căng thẳng Trung Đông và xu hướng phân cực ngày càng rõ trong quan hệ quốc tế.

Trung Đông sau những cuộc đối đầu

Trung Đông sau những cuộc đối đầu

(CLO) Những biến động kéo dài tại Trung Đông trong nhiều năm qua, đặc biệt sau vòng đối đầu quân sự Mỹ - Israel với Iran từ năm 2025, đang làm thay đổi sâu sắc tư duy an ninh của các quốc gia vùng Vịnh.

Khi không còn cường quốc nào đủ sức áp đặt luật chơi cho thế giới

Khi không còn cường quốc nào đủ sức áp đặt luật chơi cho thế giới

(CLO) Thế giới đang chuyển dịch từ một hệ thống quốc tế với những ranh giới đã được xác định sang một trật tự toàn cầu mới mà các quy tắc vẫn chưa được định hình rõ ràng. Và cuộc chiến Iran - dù không phải nguyên nhân - đang đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này hơn bao giờ hết.

Thượng đỉnh Mỹ - Trung và tương lai trật tự kinh tế, công nghệ thế giới

Thượng đỉnh Mỹ - Trung và tương lai trật tự kinh tế, công nghệ thế giới

(NB&CL) Từ ngày 13-15/5, Tổng thống Mỹ Donald Trump có chuyến thăm cấp nhà nước tới Trung Quốc và hội đàm với Chủ tịch Tập Cận Bình. Hội nghị được xem là nỗ lực của hai bên nhằm kiểm soát bất đồng, duy trì ổn định quan hệ song phương và giảm thiểu nguy cơ đối đầu giữa hai trung tâm quyền lực lớn nhất thế giới.

EU trước phép thử kép: Lạm phát và nợ công

EU trước phép thử kép: Lạm phát và nợ công

(CLO) Sau đại dịch COVID-19 và hệ lụy từ cuộc xung đột Ukraine, Liên minh châu Âu (EU) chưa kịp tái lập trạng thái ổn định ngân sách thì nguy cơ gián đoạn nguồn cung năng lượng qua eo biển Hormuz lại tạo thêm một cú sốc mới đối với nền kinh tế khu vực.

Ngoại giao giữa những rạn nứt xuyên Đại Tây Dương

Ngoại giao giữa những rạn nứt xuyên Đại Tây Dương

(CLO) Chuyến công du Rome của Ngoại trưởng Mỹ Marco Rubio từ ngày 6-8/5/2026 diễn ra trong một bối cảnh đặc biệt nhạy cảm: quan hệ giữa Washington với cả Chính phủ Ý lẫn Vatican đều đang chịu sức ép sau các phát biểu công kích của Tổng thống Donald Trump nhằm vào Giáo hoàng Leo XIV liên quan đến cuộc xung đột Iran. Dù được mô tả là chuyến thăm nhằm “tăng cường quan hệ song phương”, bản chất của các cuộc tiếp xúc lần này là một nỗ lực kiểm soát khủng hoảng ngoại giao đang lan rộng trong không gian xuyên Đại Tây Dương.

Quan hệ Mỹ - Trung - Nga trong bối cảnh mới

Quan hệ Mỹ - Trung - Nga trong bối cảnh mới

(NB&CL) Trong tháng 5/2026, chuỗi tiếp xúc cấp cao giữa ba nước lớn Mỹ - Trung - Nga thu hút sự chú ý đặc biệt của giới quan sát quốc tế. Việc các cuộc gặp này diễn ra gần như liên tiếp tại Bắc Kinh không chỉ mang ý nghĩa ngoại giao đơn lẻ, mà còn phản ánh một giai đoạn chuyển tiếp sâu sắc của hệ thống quốc tế.

Nga sẽ đóng vai trò gì trong xung đột Mỹ - Iran?

Nga sẽ đóng vai trò gì trong xung đột Mỹ - Iran?

(CLO) Trong bối cảnh xung đột Trung Đông tiếp tục diễn biến phức tạp, các nỗ lực ngoại giao giữa Iran, Mỹ và các bên trung gian đang cho thấy những chuyển động mới, trong đó Nga nổi lên như một nhân tố đáng chú ý tại St. Petersburg.
Trung Á - không gian cạnh tranh mềm giữa các cường quốc

Trung Á - không gian cạnh tranh mềm giữa các cường quốc

(CLO) Sự hiện diện ngày càng rõ nét của Trung Quốc trong lĩnh vực an ninh tại Trung Á, đặc biệt ở Tajikistan, đang làm nổi bật một thực tế mới: khu vực này đang trở thành không gian cạnh tranh mềm và cùng tồn tại lợi ích giữa các cường quốc.
Trung Đông sau cơn sóng dữ

Trung Đông sau cơn sóng dữ

(CLO) Sau giai đoạn căng thẳng cao liên quan đến Iran, tình hình Trung Đông tạm thời hạ nhiệt nhưng vẫn tiềm ẩn nhiều yếu tố khó lường.
Iran, nơi chiến tranh bước vào “kỷ nguyên thuật toán”

Iran, nơi chiến tranh bước vào “kỷ nguyên thuật toán”

(NB&CL) Cuộc khủng hoảng Iran đánh dấu một bước ngoặt, khi trí tuệ nhân tạo (AI) dần trở thành một công cụ cốt lõi trong chiến tranh hiện đại. Từ việc xác định mục tiêu cho tới hỗ trợ các chiến dịch ám sát, AI đang rút ngắn thời gian ra quyết định - nhưng đồng thời cũng làm dày thêm câu hỏi về trách nhiệm, đạo đức và luật pháp quốc tế.
Cỡ chữ bài viết: