Mỹ tạo 16 loại virus chưa từng có ngoài tự nhiên bằng AI

Lần đầu tiên trong lịch sử y sinh, các nhà khoa học Mỹ đã ứng dụng thành công trí tuệ nhân tạo (AI) để thiết kế từ đầu 16 chủng virus sống chưa từng xuất hiện trong tự nhiên.

Công trình nghiên cứu mang tính cột mốc trên, được công bố trên tạp chí Science hôm 6/8,cho thấy nhóm chuyên gia thuộc Đại học Stanford và Viện Arc tại California (Mỹ) đã huấn luyện mô hình AI mang tên Evo trên hàng nghìn tỷ đơn vị di truyền lấy từ hàng triệu loài động thực vật, vi sinh vật và virus.

Sau đó, họ tập trung vào bacteriophage phiX174 - một loại virus thực khuẩn đã được giới khoa học nghiên cứu suốt gần 1 thế kỷ qua và chỉ chuyên tấn công vi khuẩn E. coli, rồi yêu cầu mô hình tạo ra các phiên bản mới của bộ gen virus này.

Từ hàng nghìn trình tự do AI đề xuất, các nhà khoa học chọn ra gần 300 trình tự để tổng hợp thành phân tử DNA rồi đưa vào vi khuẩn.

Hình ảnh mô phỏng một loại virus được tạo ra bởi mô hình Evo. Nguồn: Samuel H. King và các cộng sự.

Kết quả là có 16 virus hoàn toàn mới xuất hiện, có khả năng nhân lên và tiêu diệt vi khuẩn chủ. Một số thậm chí nhân bản nhanh hơn virus tự nhiên gốc và có thể vượt qua sự kháng cự của các chủng E. coli đã kháng phage thông thường.

Các virus do AI tạo ra không gây hại cho con người vì chúng chỉ tấn công vi khuẩn. Nhóm nghiên cứu chủ động loại bỏ toàn bộ dữ liệu về virus nhiễm người, động vật, thực vật và nấm khỏi quá trình huấn luyện nhằm hạn chế rủi ro.

Brian Hie, nhà sinh học tính toán tại Stanford và là một trong những tác giả chính của công trình, cho biết nhóm nghiên cứu thận trọng tối đa khi thử nghiệm công nghệ mới. Trong khi đó, Samuel King, nghiên cứu sinh tham gia dự án, nhận xét việc tạo virus là bước đi logic tiếp theo sau khi AI đã chứng minh khả năng thiết kế gen đơn lẻ.

Thành tựu trên cũng được giới chuyên môn đánh giá là cột mốc quan trọng trong sinh học tổng hợp. Patrick Cai, nhà sinh học tổng hợp tại Đại học Manchester (Anh), khẳng định đây là bước tiến đáng chú ý vì lần đầu tiên AI không chỉ sao chép mà thực sự viết ra bộ gen virus hoàn chỉnh và chứng minh được tính sống sót trong phòng thí nghiệm.

Bên cạnh đó, đột phá này hứa hẹn thiết kế cấp tốc các loại bacteriophage phù hợp với từng chủng vi khuẩn kháng kháng sinh, nâng tầm liệu pháp phage vốn đã được ứng dụng lâu đời tại khu vực Đông Âu thành vũ khí sắc bén giải quyết cuộc khủng hoảng kháng thuốc toàn cầu, đồng thời mở ra hướng đi mới trong việc khai thác virus nhân tạo làm công cụ vận chuyển gen phục vụ điều trị các rối loạn di truyền.

Vũ khí y khoa hay hiểm họa sinh học?

Tuy nhiên, song hành cùng tiềm năng y học, nghiên cứu làm dấy lên câu hỏi lớn về an toàn và an ninh sinh học.

Hai chuyên gia Thomas Inglesby và Moritz Hanke thuộc Trung tâm An ninh Y tế Johns Hopkins (Mỹ), trong một bài viết trên tạp chí Science, cho rằng khả năng AI soạn thảo bộ gen virus đã hiện hữu nhưng khung quản trị để định hướng an toàn thì chưa có.

Họ cảnh báo nếu công nghệ này được mở rộng sang các virus phức tạp hơn, nguy cơ tạo ra mầm bệnh mới khó kiểm soát là hoàn toàn có thể. Chuyên gia Moritz Hanke còn nhấn mạnh, chính phủ và các tổ chức khoa học đang chậm chân trong việc xây dựng hàng rào bảo vệ trong khi khoa học đang tiến quá nhanh.

Hiện tại, chính sách của Viện Y tế Quốc gia Mỹ mới chỉ hạn chế các thí nghiệm làm tăng độc lực của tác nhân sinh học, chứ chưa bao quát đầy đủ nghiên cứu thuần túy trên máy tính như việc AI sinh ra trình tự DNA.

Song hành cùng tiềm năng y học, nghiên cứu làm dấy lên câu hỏi lớn về an toàn và an ninh sinh học. Ảnh minh họa: Getty Images/iStockphoto

Phân tích sâu hơn, Giáo sư kỹ thuật gen tổng hợp Tom Ellis tại Đại học Hoàng gia London (Anh), nhận định virus bacteriophage có bộ gen nhỏ và đơn giản nên việc AI tạo ra chúng dễ hơn nhiều so với các sinh vật phức tạp. Ông cũng cho rằng, mối đe dọa thực sự vẫn nằm ở việc chỉnh sửa các mầm bệnh sẵn có hơn là thiết kế hoàn toàn từ đầu bằng AI.

Tuy nhiên, Philippa Lentzos, chuyên gia an ninh khoa học tại Đại học King's College London (Anh), lưu ý cần kiểm soát chặt chẽ khâu tổng hợp DNA vật lý trong phòng thí nghiệm chứ không chỉ dừng ở mô hình AI. Trong bối cảnh mô hình Evo được công bố mã nguồn mở cho bất kỳ ai tải về và sử dụng, việc giám sát dữ liệu và kiểm soát các đơn hàng tổng hợp gen thương mại càng trở nên cấp thiết.

Sau cùng, nghiên cứu tại Mỹ cho thấy AI đã bước vào giai đoạn thiết kế sự sống ở mức độ virus. Trong khi lợi ích đối với y học và công nghệ sinh học là rõ ràng, cộng đồng khoa học quốc tế đang phải đối mặt với nhiệm vụ xây dựng cơ chế quản lý kịp thời để công nghệ phục vụ con người mà không trở thành công cụ tạo ra hiểm họa mới.