Một nghiên cứu đột phá do nhà khoa học đoạt giải Nobel hóa học David Baker và Timothy Patrick Jenkins thực hiện đã giới thiệu các protein được thiết kế bằng máy tính có khả năng trung hòa các độc tố chết người từ nọc rắn, mở ra triển vọng cho các phương pháp điều trị an toàn, hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn.
Cách tiếp cận mới này hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể kết quả điều trị cho hàng triệu người bị ảnh hưởng bởi rắn độc trên toàn cầu, đặc biệt tại các khu vực thiếu thốn nguồn lực.
Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), rắn độc gây ảnh hưởng đến 1,8–2,7 triệu người mỗi năm, dẫn đến khoảng 100.000 ca tử vong và để lại hậu quả tàn tật vĩnh viễn cho số người gấp ba lần, chẳng hạn như phải đoạn chi (amputations). Phần lớn các trường hợp này xảy ra tại châu Phi, châu Á và Mỹ Latinh, nơi cơ sở hạ tầng y tế hạn chế làm trầm trọng thêm vấn đề.
Hiện tại, các loại kháng độc duy nhất được sử dụng để điều trị rắn cắn được chiết xuất từ huyết tương động vật, thường đi kèm với chi phí cao, hiệu quả hạn chế và tác dụng phụ (side effects) không mong muốn. Nọc độc cũng khác nhau đáng kể giữa các loài rắn, đòi hỏi các phương pháp điều trị đặc thù cho từng khu vực. Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã hiểu sâu hơn về độc tố rắn và phát triển các cách mới để đối phó với tác động của chúng.
Kháng độc đột phá
Nhóm nghiên cứu do David Baker, nhà Nobel Hóa học năm 2024 tại Đại học Y khoa Washington, và Timothy Patrick Jenkins từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU) dẫn đầu đã sử dụng các công cụ học máy sâu để thiết kế các protein mới, có khả năng liên kết và trung hòa các độc tố từ loài rắn hổ mang.
Nghiên cứu tập trung vào một nhóm protein quan trọng của rắn gọi là độc tố “ba ngón tay,” thường là lý do khiến các loại kháng độc dựa trên miễn dịch động vật không hiệu quả.
Nghiên cứu này, được công bố hôm 15-1 trên tạp chí Nature bởi nhà khoa học đoạt giải Nobel Hóa học, đã phát triển những protein có khả năng trung hòa độc tố chết người từ nọc rắn, mang đến một giải pháp thay thế an toàn và hiệu quả hơn so với các loại kháng độc truyền thống.
Mặc dù chưa thể bảo vệ chống lại toàn bộ nọc rắn—một hỗn hợp phức tạp của các độc tố đặc trưng của từng loại rắn—nhưng các phân tử do AI tạo ra đã mang lại khả năng bảo vệ hoàn toàn trước liều lượng gây chết người của độc tố “ba ngón tay” ở chuột, với tỷ lệ sống sót (survival rate) 80–100%, tùy thuộc vào liều lượng, độc tố và protein được thiết kế.
“Tôi tin rằng việc thiết kế protein sẽ giúp các phương pháp điều trị rắn cắn trở nên dễ tiếp cận hơn đối với người dân ở các nước đang phát triển,” Susana Vazquez Torres, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Baker thuộc Viện Thiết kế Protein tại Đại học Washington, cho biết.
“Các protein kháng độc do chúng tôi tạo ra rất rẻ để sản xuất và cho kết quả tốt trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm,” Baker cho biết.
Các nhà khoa học lập luận rằng việc tạo ra các protein có khả năng bám vào và vô hiệu hóa độc tố rắn có thể mang lại nhiều lợi thế so với các phương pháp điều trị truyền thống. Các chất kháng độc mới này có thể được sản xuất bằng cách sử dụng vi sinh vật, bỏ qua việc tiêm chủng truyền thống cho động vật và có khả năng giảm đáng kể chi phí sản xuất.
Tuy nhiên, còn có nhiều lợi thế khác, như Timothy Patrick Jenkins, Phó Giáo sư tại Khoa Công nghệ Sinh học của DTU, giải thích: “Kết quả đáng chú ý nhất là khả năng bảo vệ vượt trội mà chúng mang lại trước các độc tố thần kinh trên chuột. Tuy nhiên, một lợi ích bổ sung của các protein được thiết kế này là chúng rất nhỏ — thực sự nhỏ đến mức chúng tôi kỳ vọng chúng có thể xâm nhập vào mô tốt hơn và có khả năng trung hòa độc tố nhanh hơn so với các kháng thể hiện tại.”
Theo các nhà khoa học, phương pháp phát triển thuốc được mô tả trong nghiên cứu này cũng có thể hữu ích cho nhiều bệnh khác hiện chưa có phương pháp điều trị, bao gồm một số bệnh nhiễm virus. Vì thiết kế protein thường đòi hỏi ít nguồn lực hơn so với các phương pháp phát hiện thuốc truyền thống trong phòng thí nghiệm (lab-based drug discovery methods), nên cũng có tiềm năng tạo ra các loại thuốc mới nhưng ít tốn kém hơn cho các bệnh phổ biến hơn bằng cách sử dụng phương pháp tương tự.
“Chúng tôi không cần thực hiện nhiều vòng thí nghiệm trong phòng thí nghiệm để tìm ra các chất kháng độc hoạt động tốt — phần mềm thiết kế hiện đã rất tốt đến mức chúng tôi chỉ cần thử nghiệm một vài phân tử,” Baker nói. “Ngoài việc điều trị rắn cắn, thiết kế protein sẽ giúp đơn giản hóa việc phát minh thuốc, đặc biệt ở những nơi có nguồn lực hạn chế. Bằng cách giảm chi phí và yêu cầu nguồn lực cho các loại thuốc mới hiệu quả, chúng tôi đang tiến những bước quan trọng hướng đến một tương lai mà mọi người đều có thể tiếp cận các phương pháp điều trị xứng đáng.”
Các nhà khoa học đã thiết kế các protein mới trung hòa hiệu quả độc tố rắn, mở ra triển vọng cải thiện đáng kể việc điều trị rắn cắn trên toàn cầu với giải pháp an toàn, rẻ và hiệu quả hơn.Ảnh: SciTechDaily
