AI phát hiện “tử huyệt” phân tử, chặn vi rút herpes xâm nhập tế bào

AI giúp vạch trần điểm yếu chí mạng của vi rút herpes

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang ngày càng chứng minh vai trò đột phá trong y sinh học. Mới đây, các nhà khoa học tại Đại học Washington State (Mỹ) đã đạt được một bước tiến quan trọng khi sử dụng AI để phát hiện ra “tử huyệt” giúp vi rút herpes xâm nhập vào tế bào người và quan trọng hơn, họ đã vô hiệu hóa thành công cơ chế này.

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nanoscale, cho thấy vi rút herpes phụ thuộc vào một “công tắc” phân tử ẩn trong cấu trúc protein để hòa màng và chui vào tế bào vật chủ. Khi điểm then chốt này bị can thiệp, vi rút bị chặn đứng ngay từ bước đầu tiên của quá trình lây nhiễm.

Giải mã cơ chế xâm nhập phức tạp bằng AI

Theo Giáo sư Jin Liu tác giả chính của nghiên cứu quá trình vi rút xâm nhập tế bào vô cùng tinh vi, liên quan đến hàng loạt tương tác phân tử đan xen. Phần lớn trong số đó chỉ là “nhiễu nền”, nhưng có một vài mắt xích mang tính quyết định đối với sự sống còn của vi rút.

Nhóm nghiên cứu tập trung vào protein dung hợp (fusion protein), công cụ chủ lực giúp vi rút herpes hợp nhất với màng tế bào. Chính sự linh hoạt và khả năng thay đổi hình dạng phức tạp của protein này đã khiến việc phát triển vắc xin hay thuốc đặc trị cho họ vi rút herpes trở thành thách thức kéo dài suốt nhiều năm.

Ảnh: Các nhà khoa học tại Đại học Washington State (Mỹ) sử dụng AI để phát hiện ra “tử huyệt” giúp vi rút herpes xâm nhập vào tế bào người và quan trọng hơn họ đã vô hiệu hóa thành công cơ chế này

Từ “mò mẫm” sang thiết kế chính xác

Thay vì tiến hành hàng nghìn thí nghiệm thử-và-sai trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã kết hợp mô phỏng phân tử chi tiết với các thuật toán học máy. AI được giao nhiệm vụ phân tích và sàng lọc hàng nghìn tương tác tiềm năng bên trong cấu trúc protein, từ đó loại bỏ tín hiệu nhiễu và xác định chính xác một axit amin duy nhất đóng vai trò “chìa khóa” cho quá trình xâm nhập của vi rút.

Khi vị trí chiến lược này được AI chỉ ra, nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm thực tế bằng cách tạo ra một đột biến có chủ đích tại axit amin đó.

Vi rút bị chặn đứng ngay trước ngưỡng cửa tế bào

Kết quả cho thấy vi rút herpes đã mất hoàn toàn khả năng hợp nhất với màng tế bào. Nói cách khác, vi rút bị “khóa cửa”, không thể xâm nhập và gây nhiễm trùng.

Theo Giáo sư Liu, nếu chỉ dựa vào các phương pháp truyền thống, việc tìm ra một tương tác phân tử quan trọng như vậy có thể mất nhiều năm. Việc ứng dụng AI đã giúp thu hẹp đáng kể phạm vi tìm kiếm, tiết kiệm thời gian và nguồn lực nghiên cứu.

Mở ra hướng mới cho thuốc kháng vi rút

Dù vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu để hiểu rõ cách một thay đổi nhỏ ở cấp độ phân tử có thể ảnh hưởng đến toàn bộ cấu trúc protein của vi rút, thành công này đã chứng minh tiềm năng to lớn của AI trong lĩnh vực y sinh học.

Quan trọng hơn, nghiên cứu mở ra một hướng tiếp cận hoàn toàn mới: thay vì tìm kiếm thuốc kháng vi rút một cách thụ động, các nhà khoa học có thể chủ động thiết kế liệu pháp điều trị chính xác, dựa trên mô phỏng máy tính và hiểu biết sâu sắc về “tử huyệt” của vi rút.

Trong tương lai, cách tiếp cận này không chỉ hứa hẹn với vi rút herpes mà còn có thể áp dụng cho nhiều tác nhân gây bệnh nguy hiểm khác.

Nguồn: tuoitre.vn