Một chương trình trí tuệ nhân tạo (AI) của Công ty DeepMind (Mỹ) vừa được đánh giá là rất hữu ích cho các nghiên cứu tìm hiểu căn nguyên của những căn bệnh và cách chữa trị chúng hiệu quả hơn.

Nhiều thập kỷ qua, giới khoa học đã mày mò nghiên cứu để tìm cách dự đoán sự hình thành những prôtêin dạng xoắn với cấu trúc không gian phức tạp, để từ đó hiểu rõ hơn về những cấu trúc được coi là “động cơ” của sự sống này. Sự ra đời của AlphaFold, sản phẩm của DeepMind - cùng thuộc sở hữu của tập đoàn Alphabet giống như Google - hầu như đã giải quyết được thách thức này, giúp dự báo cách hình thành các cấu trúc không gian 3 chiều (3D) của prôtêin. Ðây là kết luận sau cuộc thi Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction (CASP) mà AlphaFold tham gia và được nhận định là tạo ra thành quả “mang tính thay đổi cục diện”.

AlphaFold giúp dự đoán cách hình thành các cấu trúc 3D của prôtêin dạng xoắn. Ảnh: DeepMind

CASP là cuộc thi nhằm đánh giá những công nghệ giúp dự đoán cấu trúc của prôtêin, ra đời năm 1994 và được tổ chức định kỳ 2 lần/năm. CASP gồm khoảng 100 đội tham gia, được cung cấp các chuỗi axít amin của hàng chục prôtêin và đề bài là dự đoán hình thù cấu trúc prôtêin được hình thành. Ban Tổ chức đã biết rõ cấu trúc cuối cùng của những prôtêin này. Trong cuộc thi gần nhất năm 2018, chương trình AlphaFold của DeepMind cũng đã về nhất dù chưa được coi là giải quyết triệt để vấn đề nêu trên. Trong cuộc thi năm nay, AlphaFold đã xác định đúng hình thù của rất nhiều cấu trúc prôtêin với mức độ chính xác tương đương với những kết quả thu được từ thử nghiệm tốn kém và mất nhiều thời gian trong phòng thí nghiệm.

Theo các nhà khoa học, một prôtêin được hình thành từ những đơn phân axít amin ghép lại với nhau tạo thành một cấu trúc 3 chiều độc nhất. Hình thù của cấu trúc này có liên quan trực tiếp tới chức năng của prôtêin, vốn tồn tại với số lượng lên tới hàng nghìn trong tế bào của mọi cơ thể sống và đóng vai trò xúc tác trong hầu hết các phản ứng hóa học diễn ra trong cơ thể. Những cấu trúc này có vai trò thiết yếu trong duy trì sự sống và cũng là “chìa khóa” giải mã những căn bệnh như ung thư hay COVID-19.

Hơn nửa thế kỷ qua, giới khoa học vẫn đau đầu tìm cách dự đoán một cách chính xác và nhanh chóng chức năng của prôtêin bằng cách phân tích chuỗi axít amin hình thành nên prôtêin. Quá trình này có thể kéo dài nhiều năm nếu thực hiện trong phòng thí nghiệm. Việc hiểu hơn về các cấu trúc prôtêin và khả năng sử dụng máy tính dự đoán việc hình thành các cấu trúc này sẽ cung cấp những hiểu biết rõ hơn về sự sống, tiến hóa và cả tình hình sức khỏe và dịch bệnh của con người, góp phần thay đổi các cách thức nghiên cứu, phát triển dược phẩm, phân tích sinh học và có thể là mọi thứ.

Andrei Lupas, một nhà sinh học tiến hóa đến từ Viện Mas Planck, thành viên ban giám khảo, cho biết AlphaFold đã giúp chuyên gia này xác định cấu trúc của một prôtêin mà phòng thí nghiệm của ông đã tìm ra sau gần 1 thập kỷ nghiên cứu. Chuyên gia sinh học máy tính John Moult, từ Ðại học Maryland, đồng sáng lập CASP, thì nói rằng ở những khía cạnh nhất định, có thể nói chương trình AlphaFold đã giải quyết được một trong những thách thức lớn nhất trong nghiên cứu sinh học.

Hiện DeepMind đang nghiên cứu cách để ứng dụng chương trình này vào hỗ trợ nghiên cứu một số bệnh nhất định, ví dụ như để xác định xem một prôtêin quan trọng nào đó đã mất chức năng hay chưa. Khả năng nghiên cứu đến cấp độ này sẽ giúp quá trình phát triển thuốc chữa bệnh đạt độ chính xác cao hơn, hỗ trợ tìm ra những liệu pháp hiệu quả hơn trong thời gian ngắn hơn.

Lê Ánh (TTXVN)