Đột phá y học: AI tạo protein dẫn đường chính xác cho tế bào miễn dịch tiêu diệt tế bào ung thư

Nâng cao hiệu quả tấn công của tế bào miễn dịch

Economic Times đưa tin, các nhà khoa học vừa đạt được bước tiến đột phá trong lĩnh vực y học khi sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để thiết kế các protein tùy chỉnh, hoạt động như hệ thống “định vị GPS” cho hệ miễn dịch, giúp tế bào T định vị chính xác và tiêu diệt tế bào ung thư với độ chính xác đáng kinh ngạc.

Nghiên cứu, được công bố hôm 24/7 trên tạp chí Science, cho thấy AI có thể tạo ra các protein nhỏ giúp nâng cao hiệu quả tấn công của tế bào miễn dịch trong việc tiêu diệt ung thư.

Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, tế bào T – khi được trang bị các protein thiết kế bằng AI – đã nhanh chóng xác định và tiêu diệt các tế bào ung thư hắc tố, một dạng ung thư da nguy hiểm và có tốc độ di căn cao.

“Giống như việc cung cấp cho tế bào miễn dịch một bản đồ Google để tìm đường đến khối u”, Tiến sĩ Timothy Jenkins, nhà công nghệ sinh học tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch và là trưởng nhóm nghiên cứu, ví von. “Chúng tôi đang giúp tế bào T xác định mục tiêu nhanh chóng và chính xác hơn nhiều so với khả năng tự dò tìm của chúng".

Đây là một hình thức mới của liệu pháp miễn dịch – phương pháp điều trị tận dụng chính hệ thống phòng vệ tự nhiên của cơ thể để chống lại bệnh tật. Công trình này kế thừa thành công từ liệu pháp tế bào CAR-T nhưng có một khác biệt lớn: thay vì sử dụng các thụ thể tế bào tự nhiên cần nhiều tháng để phân lập và thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng AI để thiết kế các protein từ đầu chỉ trong vài ngày.

Ba mô hình AI phối hợp thiết kế “bản đồ phân tử”

Quá trình phát triển các protein hướng đích này bao gồm ba công cụ AI. Đầu tiên là mô hình RFdiffusion, được dùng để phân tích cấu trúc của NY-ESO-1 – một protein thường xuất hiện trên bề mặt nhiều loại tế bào ung thư. Tiếp theo, một mô hình khác gợi ý các chuỗi axit amin có thể gấp lại thành hình dạng phù hợp để liên kết với NY-ESO-1. Cuối cùng, một mô hình thứ ba giúp rút gọn hàng chục nghìn thiết kế tiềm năng xuống còn 44 mẫu được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Một trong số đó đã thể hiện hiệu quả nổi bật.

Công trình này được xây dựng trên nền tảng của những tiến bộ gần đây trong sinh học tính toán – lĩnh vực từng giành Giải Nobel Hóa học năm 2024 nhờ vào khả năng dự đoán chính xác cấu trúc protein. Trước đó, nhóm của Jenkins cũng đã sử dụng AI để phát triển protein cải thiện hiệu quả thuốc kháng nọc rắn độc.

Mặc dù còn cần thêm nhiều năm nữa để tiến tới thử nghiệm lâm sàng và làm rõ cách các protein này hoạt động trong cơ thể người, nhóm nghiên cứu vẫn tỏ ra lạc quan về tiềm năng to lớn của công nghệ này trong việc điều trị ung thư.