AI tạo ra protein mới trong nháy mắt, điều mà tự nhiên cần 500 triệu năm

Các nhà khoa học Mỹ vừa đạt được một bước tiến mang tính cách mạng khi sử dụng trí tuệ nhân tạo để tạo ra một loại protein hoàn toàn mới, một thành tựu mà tự nhiên phải mất tới 500 triệu năm mới có thể đạt được. Sự kiện này không chỉ mở ra kỷ nguyên mới trong lĩnh vực tổng hợp protein mà còn hứa hẹn cách mạng hóa y học, công nghệ sinh học và vật liệu tiên tiến.

Sự phát triển của AI tổng hợp protein có thể thay đổi hoàn toàn nhiều lĩnh vực quan trọng. Ảnh minh hoạ

Khác với quá trình tiến hóa tự nhiên, nơi protein chỉ có thể thay đổi dần dần qua hàng triệu năm để đảm bảo sự thích nghi, trí tuệ nhân tạo có thể tìm kiếm và thiết kế những cấu trúc chưa từng tồn tại trong lịch sử sự sống. Đây là một lợi thế đột phá, giúp các nhà khoa học tạo ra protein có chức năng theo yêu cầu mà không bị giới hạn bởi các quy tắc sinh học truyền thống.

Trong nghiên cứu mới nhất, hệ thống AI mang tên EvolutionaryScale Model 3 ESM3 đã thiết kế một protein phát quang xanh có tên esmGFP. Protein này chỉ có 58% điểm tương đồng với phiên bản gần nhất trong tự nhiên là tagRFP nhưng vẫn giữ được chức năng phát quang quan trọng. Nếu để tiến hóa tự nhiên thực hiện sự thay đổi này, quá trình có thể kéo dài tới nửa tỷ năm, trong khi AI chỉ cần một khoảng thời gian ngắn kỷ lục để hoàn thành.

AI có thể dự đoán cách thức một protein sẽ hoạt động. Ảnh minh hoạ

Trước đây, để tạo ra một loại protein mới, các nhà khoa học phải thử nghiệm hàng triệu biến thể khác nhau, mất nhiều năm nghiên cứu và tinh chỉnh để tìm ra một phiên bản hoạt động hiệu quả. Tuy nhiên, với AI quy trình này đã được rút ngắn đáng kể.

ESM3 được huấn luyện trên một kho dữ liệu khổng lồ với 3,15 tỷ chuỗi protein, 236 triệu cấu trúc protein ba chiều và 539 triệu ghi chú về chức năng protein. Nhờ khả năng nhận diện mẫu từ lượng dữ liệu khổng lồ này, AI có thể dự đoán cách thức một protein sẽ hoạt động, tương tự như cách ChatGPT có thể viết một bài thơ sau khi học từ hàng triệu bài thơ khác.

Quan trọng hơn, esmGFP không chỉ tồn tại trên lý thuyết mà còn hoạt động thực tế, chứng minh rằng AI có thể tạo ra những protein hoàn toàn mới có chức năng tương đương hoặc thậm chí vượt trội so với protein tự nhiên.

Sự phát triển của AI tổng hợp protein có thể thay đổi hoàn toàn nhiều lĩnh vực quan trọng. Trong y học, công nghệ này hứa hẹn tạo ra các loại thuốc, vắc xin và liệu pháp điều trị bệnh di truyền nhanh hơn, chính xác hơn. Trong công nghệ sinh học, AI có thể giúp phát triển những loại protein tùy chỉnh phục vụ cảm biến sinh học, công cụ chỉnh sửa gen hoặc các enzyme siêu hiệu quả. Bên cạnh đó, trong lĩnh vực vật liệu sinh học, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra những protein có độ bền siêu cao, khả năng tự sửa chữa, thậm chí thay thế vật liệu nhân tạo trong y khoa và công nghiệp.

Điều đặc biệt nhất về AI tổng hợp protein là nó không bị giới hạn bởi các quy tắc tiến hóa tự nhiên. Trong khi tiến hóa sinh học chỉ có thể thay đổi protein theo hướng đảm bảo hệ thống không bị mất chức năng, AI có thể tìm kiếm những con đường mà tự nhiên chưa từng thử nghiệm. Điều này có nghĩa là con người có thể phát minh ra những loại protein hoàn toàn mới, chưa từng xuất hiện trong lịch sử sự sống trên Trái Đất.

Mặc dù các protein do AI thiết kế vẫn cần được kiểm chứng thực nghiệm, các nhà khoa học tin rằng không xa trong tương lai, việc tạo ra protein theo yêu cầu có thể trở thành hiện thực chỉ với một vài dòng lệnh. Nếu điều này xảy ra, cách con người phát triển thuốc, vật liệu sinh học và công nghệ nano sinh học sẽ thay đổi hoàn toàn.

Trí tuệ nhân tạo không chỉ tái định nghĩa khả năng thiết kế sinh học mà còn có thể viết lại tương lai của sự sống nhân tạo.

>>Bạc tăng giá mạnh gần 9% trong một tháng, hiệu quả đầu tư bỏ xa vàng