Trí tuệ nhân tạo mở ra hy vọng mới trong điều trị ung thư da ác tính
Bằng cách sàng lọc hàng trăm dấu hiệu phân tử trên tế bào ung thư, trí tuệ nhân tạo đang giúp rút ngắn thời gian thiết kế vắc-xin và mở ra triển vọng mới trong điều trị cá thể hóa cho bệnh nhân ung thư.
Trong nỗ lực đẩy lùi căn bệnh ung thư da nguy hiểm nhất – u ác hắc tố (melanoma), các nhà khoa học tại Đại học Alberta ở Canada đã phát triển một nguyên mẫu vắc-xin điều trị ung thư bằng cách ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI).
Thành tựu này không chỉ mở ra hướng đi mới trong liệu pháp miễn dịch, mà còn đặt nền móng cho các loại vắc-xin cá thể hóa trong tương lai.
Vắc-xin thiết kế bằng AI: Bước đột phá từ phòng thí nghiệm
Nhóm nghiên cứu do nghiên cứu sinh Tiến sĩ Saba Ismail và Giáo sư Khaled Barakat dẫn đầu đã sử dụng AI để xây dựng mô hình vắc-xin lý tưởng, giúp kích hoạt hệ miễn dịch tấn công tế bào ung thư. Công trình vừa được công bố trên tạp chí Computers in Biology and Medicine.
Mặc dù vắc-xin vẫn đang ở giai đoạn mô phỏng trên máy tính và chưa được thử nghiệm trên tế bào thực hay cơ thể người, nhưng theo các nhà nghiên cứu, đây là “bước tiến đầy hứa hẹn trong hành trình dài phía trước” nhằm ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào y học điều trị.
Điểm nổi bật của vắc-xin này là khả năng nhắm mục tiêu vào các neoantigen – kháng nguyên đặc hiệu hiện diện trên bề mặt tế bào ung thư. Các neoantigen giúp hệ miễn dịch nhận diện “kẻ lạ” trong cơ thể và kích hoạt các tế bào T để tiêu diệt chúng.
Tuy nhiên, không phải neoantigen nào cũng có khả năng gây phản ứng miễn dịch mạnh, và mỗi loại ung thư – thậm chí từng bệnh nhân – lại có những neoantigen khác nhau.
Chính vì vậy, việc lựa chọn đúng neoantigen là bài toán phức tạp. AI cho phép các nhà nghiên cứu sàng lọc hàng trăm dấu hiệu tiềm năng một cách nhanh chóng và chính xác. Từ 750 neoantigen ban đầu, mô hình đã chọn ra 8 ứng viên ưu tú để đưa vào cấu trúc vắc-xin thử nghiệm.
Cấu trúc vắc-xin: Tối ưu hóa phản ứng miễn dịch
Không dừng lại ở việc chọn neoantigen, nhóm nghiên cứu còn tích hợp nhiều yếu tố tăng cường khả năng miễn dịch. Các neoantigen được liên kết bằng linker – chuỗi axit amin ngắn giúp tạo khoảng cách giữa các thành phần, tránh can thiệp lẫn nhau trong quá trình xử lý của tế bào. Điều này đồng thời giúp tăng tính sinh miễn dịch của vắc-xin.
Ngoài ra, nhóm còn bổ sung chất bổ trợ – thành phần kích thích phản ứng miễn dịch mạnh mẽ hơn. Như vậy, vắc-xin bao gồm ba yếu tố chính: neoantigen, linker và chất bổ trợ – cùng hướng đến mục tiêu tiêu diệt tế bào u ác hắc tố.
Đặc biệt, các bộ lọc được áp dụng trong mô hình không chỉ đánh giá khả năng kích thích miễn dịch mà còn sàng lọc các yếu tố gây dị ứng và độc tính, nhằm đảm bảo độ an toàn khi đưa vào ứng dụng thực tế.
Hướng đến y học cá thể hóa
Mô hình vắc-xin dựa vào AI này đã cho thấy độ ái lực cao với thụ thể miễn dịch – một yếu tố quan trọng để kích hoạt phản ứng miễn dịch hiệu quả. Dù mới chỉ dừng ở bước đầu, nhóm nghiên cứu kỳ vọng đây sẽ là nền tảng cho một quy trình sản xuất vắc-xin nhanh chóng, chính xác và phù hợp với từng bệnh nhân.
“Chúng tôi đang xây dựng một quy trình tổng quát giúp so sánh tế bào ung thư với tế bào bình thường, từ đó nhanh chóng xác định neoantigen thích hợp để thiết kế vắc-xin điều trị”, giáo sư Barakat chia sẻ. Ông cũng là thành viên của Viện Nghiên cứu Ung thư Bắc Alberta và Viện Nghiên cứu Sức khỏe Phụ nữ và Trẻ em.
Với nghiên cứu này, nhóm các nhà khoa học mong muốn góp phần đưa y học cá thể hóa – lĩnh vực đang phát triển mạnh trên thế giới – trở thành hiện thực trong điều trị ung thư. “Mục tiêu của chúng tôi là giúp quy trình phát triển vắc xin trở nên nhanh hơn, chính xác hơn và được điều chỉnh riêng cho từng bệnh nhân, mang lại hy vọng mới cho những người đang chiến đấu với ung thư trên toàn cầu”, nghiên cứu sinh Tiến sỹ Ismail nhấn mạnh.
Còn chặng đường dài phía trước
Tuy vắc-xin vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm trên mô hình máy tính, nhóm nghiên cứu khẳng định sẽ tiếp tục các bước đánh giá trong phòng thí nghiệm, hướng đến thử nghiệm lâm sàng trong tương lai gần.
Trong bối cảnh ung thư da ngày càng gia tăng, đặc biệt là u ác hắc tố với tỷ lệ tử vong cao nếu không được phát hiện sớm, những đột phá về công nghệ sinh học và trí tuệ nhân tạo này đang mở ra kỳ vọng lớn cho ngành y tế toàn cầu. AI không chỉ là công cụ tính toán mạnh mẽ, mà còn đang trở thành trợ thủ đắc lực trong hành trình giải mã các căn bệnh nan y.