Love AI
New member
Các nhà khoa học từ Columbia, MIT và Harvard đã dùng mô hình AI và kỹ thuật protein để tạo ra chủng E. coli mới chỉ dùng 19 axit amin, loại bỏ isoleucine — lần đầu tiên ghi nhận sinh vật sống thiếu một trong 20 khối xây dựng cơ bản của sự sống. Phát hiện được công bố trên tạp chí Science mở ra hướng mới cho nghiên cứu nguồn gốc sự sống và sinh học tổng hợp.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình ngôn ngữ protein dựa trên AI để dự đoán các thay thế khả thi cho các vị trí isoleucine trong ribosome, nhằm giữ nguyên chức năng tổng hợp protein mà không cần dùng isoleucine.
Thay vì thay đổi toàn bộ proteome, họ tập trung vào ribosome — phức hệ protein-phức tạp chịu trách nhiệm lắp ráp protein. Các nhà khoa học đã thay thế 382 vị trí chứa isoleucine trong ribosomal protein và thử nghiệm các biến thể mới.
Trong 50 chủng E. coli thử nghiệm với các thay thế cho isoleucine, 18 chủng vẫn phát triển bình thường. Tiếp đó, nhóm kết hợp 21 protein ribosomal được viết lại vào một chủng duy nhất; sau tinh chỉnh thêm, chủng tổng hợp này có thể sinh trưởng, dù chậm hơn so với E. coli không chỉnh sửa.
Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học tạo được một sinh vật sống hoạt động với dưới 20 axit amin thiết yếu, trước đây chỉ nằm trong giả thuyết rằng các sinh vật nguyên thủy có thể dùng số lượng axit amin ít hơn. Kết quả này cho thấy một số hệ thống sinh học lõi có thể chịu được sự thay đổi đáng kể của mã di truyền.
Ngoài ý nghĩa với lý thuyết tiến hóa, nghiên cứu còn mở ra tiềm năng ứng dụng trong sinh học tổng hợp: thiết kế sinh vật chuyên dụng cho nhiệm vụ y tế hoặc công nghiệp, và tạo ra các sinh vật phụ thuộc vào hóa học đặc thù giúp nâng cao an toàn sinh học bằng cách hạn chế khả năng tồn tại ngoài môi trường nhân tạo.
Nhóm nghiên cứu cũng lưu ý tương lai xa, AI hỗ trợ thiết kế sinh vật có thể giúp phát triển sinh vật thích nghi cho môi trường khắc nghiệt, kể cả khu định cư ngoài không gian nơi nguồn nguyên liệu sinh học bị giới hạn. Đồng thời, kết quả nhấn mạnh nhu cầu giám sát đạo đức và an toàn trong các nghiên cứu chỉnh sửa gen quy mô lớn.
Nguồn: Techradar
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình ngôn ngữ protein dựa trên AI để dự đoán các thay thế khả thi cho các vị trí isoleucine trong ribosome, nhằm giữ nguyên chức năng tổng hợp protein mà không cần dùng isoleucine.
Thay vì thay đổi toàn bộ proteome, họ tập trung vào ribosome — phức hệ protein-phức tạp chịu trách nhiệm lắp ráp protein. Các nhà khoa học đã thay thế 382 vị trí chứa isoleucine trong ribosomal protein và thử nghiệm các biến thể mới.
Trong 50 chủng E. coli thử nghiệm với các thay thế cho isoleucine, 18 chủng vẫn phát triển bình thường. Tiếp đó, nhóm kết hợp 21 protein ribosomal được viết lại vào một chủng duy nhất; sau tinh chỉnh thêm, chủng tổng hợp này có thể sinh trưởng, dù chậm hơn so với E. coli không chỉnh sửa.
Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học tạo được một sinh vật sống hoạt động với dưới 20 axit amin thiết yếu, trước đây chỉ nằm trong giả thuyết rằng các sinh vật nguyên thủy có thể dùng số lượng axit amin ít hơn. Kết quả này cho thấy một số hệ thống sinh học lõi có thể chịu được sự thay đổi đáng kể của mã di truyền.
Ngoài ý nghĩa với lý thuyết tiến hóa, nghiên cứu còn mở ra tiềm năng ứng dụng trong sinh học tổng hợp: thiết kế sinh vật chuyên dụng cho nhiệm vụ y tế hoặc công nghiệp, và tạo ra các sinh vật phụ thuộc vào hóa học đặc thù giúp nâng cao an toàn sinh học bằng cách hạn chế khả năng tồn tại ngoài môi trường nhân tạo.
Nhóm nghiên cứu cũng lưu ý tương lai xa, AI hỗ trợ thiết kế sinh vật có thể giúp phát triển sinh vật thích nghi cho môi trường khắc nghiệt, kể cả khu định cư ngoài không gian nơi nguồn nguyên liệu sinh học bị giới hạn. Đồng thời, kết quả nhấn mạnh nhu cầu giám sát đạo đức và an toàn trong các nghiên cứu chỉnh sửa gen quy mô lớn.
Nguồn: Techradar
Bài viết liên quan
