Tìm kháng sinh thế hệ mới: AI có thể viết tiếp câu chuyện của Alexander Fleming

Có một nghịch lí đặc biệt trong câu chuyện của Alexander Fleming. Người góp phần mở ra kỉ nguyên kháng sinh cũng là một trong những nhà khoa học đầu tiên cảnh báo rằng vi khuẩn có thể dần kháng lại chính những loại thuốc ấy nếu sử dụng không đúng cách.

Năm 1945, khi Alexander Fleming cùng Howard Florey và Ernst Chain nhận giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học, thế giới đang nhìn penicillin bằng ánh mắt gần như sùng bái. Lần đầu tiên, bác sĩ có trong tay một loại thuốc có thể chữa khỏi nhiều bệnh nhiễm khuẩn từng cướp đi sinh mạng của vô số bệnh nhân. Thế nhưng, Fleming không coi đó là chiến thắng cuối cùng. Ông hiểu rằng đây mới chỉ là khởi đầu của một cuộc chạy đua giữa con người và vi khuẩn.

Vi khuẩn không phải kẻ thù đứng yên

Một đợt điều trị bằng kháng sinh có thể tiêu diệt phần lớn vi khuẩn gây bệnh, nhưng nếu vẫn còn một số cá thể có khả năng chống chịu, chúng sẽ sống sót, tiếp tục sinh sôi và truyền lại đặc tính kháng thuốc cho các thế hệ sau. Đó chính là quá trình chọn lọc tự nhiên diễn ra ở cấp độ vi sinh vật.

Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO), kháng kháng sinh là tình trạng vi khuẩn không còn đáp ứng với thuốc kháng sinh, khiến những bệnh nhiễm khuẩn vốn có thể điều trị trở nên khó chữa, thậm chí không thể chữa khỏi. Điều đáng nói là Fleming đã nhìn thấy nguy cơ ấy từ rất sớm.

Lời cảnh báo năm 1945

Trong bài diễn thuyết nhận giải Nobel năm 1945, Fleming cảnh báo rằng nếu penicillin được sử dụng không đúng cách, đặc biệt là dùng với liều quá thấp hoặc ngừng thuốc quá sớm, những vi khuẩn còn sống sót sẽ dần phát triển khả năng kháng thuốc. Nói cách khác, thuốc càng được sử dụng rộng rãi thì áp lực chọn lọc với vi khuẩn càng lớn. Đó chính là mặt trái của thành công.

Khi “thần dược” không còn thần kì

Trong nhiều thập niên, kháng sinh mang lại cảm giác rằng con người đã kiểm soát được các bệnh nhiễm khuẩn. Song đến thế kỷ XXI, thực tế cho thấy cuộc chiến này chưa bao giờ kết thúc. WHO cho biết khoảng 1 trong 6 ca nhiễm khuẩn do vi khuẩn được xác nhận bằng xét nghiệm trên toàn cầu trong năm 2023 có khả năng kháng kháng sinh.

Các nghiên cứu được WHO dẫn lại ước tính 4,71 triệu ca tử vong trên toàn cầu có liên quan đến kháng kháng sinh do vi khuẩn trong năm 2021. Trong đó, khoảng 1,14 triệu ca tử vong được xác định là trực tiếp do vi khuẩn kháng thuốc.

Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí The Lancet, nếu không có các biện pháp can thiệp hiệu quả, số ca tử vong liên quan đến kháng kháng sinh có thể tăng lên khoảng 8,22 triệu ca mỗi năm vào 2050.

Theo WHO, nếu thế giới không hành động đủ mạnh, các bệnh nhiễm khuẩn do vi khuẩn kháng thuốc có thể cướp đi khoảng 39 triệu sinh mạng trong giai đoạn 2025 - 2050.

Tình trạng kháng kháng sinh không chỉ xuất hiện ở những chủng vi khuẩn hiếm gặp mà đang ảnh hưởng đến việc điều trị nhiều bệnh nhiễm khuẩn phổ biến như viêm phổi, nhiễm trùng đường tiết niệu, nhiễm trùng máu và nhiều bệnh nhiễm khuẩn khác. Khi vi khuẩn kháng thuốc, những loại kháng sinh từng điều trị hiệu quả có thể mất tác dụng, khiến bác sĩ phải chuyển sang các lựa chọn thay thế thường phức tạp hơn, có thể đắt tiền hơn, độc tính cao hơn hoặc thậm chí không còn nhiều phương án điều trị hiệu quả.

Việt Nam và mặt trận kháng kháng sinh

Câu chuyện ấy cũng rất gần gũi với Việt Nam. WHO nhận định Việt Nam là quốc gia đang chịu áp lực ngày càng lớn từ tình trạng kháng kháng sinh do việc sử dụng thuốc chưa hợp lí trong cộng đồng, bệnh viện, chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản. Theo WHO, rất nhiều nhà thuốc được khảo sát vẫn bán kháng sinh mà không cần đơn, dù pháp luật Việt Nam không cho phép. Một nghiên cứu khác được WHO dẫn lại cũng cho thấy nhiều bệnh nhân nội trú từng được kê thuốc kháng vi sinh vật không phù hợp trong thời gian điều trị.

Vì sao Việt Nam phải nhìn kháng thuốc theo cách rộng hơn?

Vi khuẩn không bị giới hạn bởi biên giới quốc gia. Một chủng vi khuẩn kháng thuốc có thể xuất hiện trong một bệnh viện, lan ra cộng đồng, theo dòng người di chuyển đến các quốc gia khác hoặc phát tán qua thực phẩm, động vật và môi trường. Vì vậy, kháng kháng sinh không còn là vấn đề của riêng một quốc gia hay một bệnh viện, mà là thách thức của cả thế giới.

Chính vì tính chất đó, cuộc chiến chống kháng kháng sinh không thể chỉ dừng ở việc khuyến cáo người bệnh sử dụng thuốc đúng cách. Các quốc gia cần xây dựng hệ thống giám sát vi khuẩn kháng thuốc, tăng cường năng lực chẩn đoán sớm, kiểm soát nhiễm khuẩn trong bệnh viện, quản lí chặt chẽ việc kê đơn và sử dụng kháng sinh, đồng thời đầu tư nghiên cứu những loại thuốc mới. Bên cạnh đó, việc hạn chế sử dụng kháng sinh không cần thiết trong y tế, chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản cũng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

Theo WHO, kháng kháng sinh là một trong những thách thức y tế toàn cầu nghiêm trọng nhất hiện nay. WHO nhấn mạnh rằng việc lạm dụng và sử dụng quá mức thuốc kháng vi sinh vật là một trong những nguyên nhân chính thúc đẩy sự xuất hiện và lan rộng của các tác nhân gây bệnh kháng thuốc.

Việt Nam ngày càng đóng góp vào nghiên cứu về bệnh truyền nhiễm

Nếu một thế kỉ trước, những nghiên cứu về vi khuẩn và bệnh nhiễm trùng chủ yếu diễn ra trong các phòng thí nghiệm ở châu Âu, ngày nay khoa học đã trở thành nỗ lực mang tính toàn cầu. Việt Nam không chỉ tiếp nhận những thành tựu y học của thế giới mà còn tham gia trực tiếp vào quá trình tạo ra tri thức mới.

Một minh chứng rõ nét là sự hiện diện của Đơn vị Nghiên cứu Lâm sàng Đại học Oxford (OUCRU) tại Việt Nam. OUCRU có trụ sở chính tại Bệnh viện Bệnh Nhiệt đới TP.HCM và duy trì hoạt động nghiên cứu tại Hà Nội thông qua hợp tác với Bệnh viện Bệnh Nhiệt đới Trung ương.

Cùng với các chương trình nghiên cứu của Đại học Oxford (Anh) tại Thái Lan và Kenya, OUCRU tập trung vào những vấn đề y học có ý nghĩa toàn cầu như bệnh truyền nhiễm, miễn dịch học, dịch tễ học và đặc biệt là kháng kháng sinh.

Điều này tạo nên sự kết nối thú vị với câu chuyện của Alexander Fleming. Gần 100 năm trước, ông nghiên cứu vi khuẩn trong một phòng thí nghiệm ở London để tìm lời giải cho những ca nhiễm trùng tưởng chừng vô phương cứu chữa. Ngày nay, các nhà khoa học làm việc tại Việt Nam cũng đang nghiên cứu chính những vấn đề ấy: Sự tiến hóa của vi khuẩn, cơ chế miễn dịch, hiệu quả của thuốc kháng sinh và cách ngăn chặn tình trạng kháng thuốc ngày càng gia tăng.

Hành trình bắt đầu từ chiếc đĩa nuôi cấy của Fleming vì thế vẫn chưa kết thúc, mà tiếp tục được viết bởi các nhà khoa học ở nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Điều đó cho thấy những bước tiến lớn của khoa học hiện đại luôn là kết quả của sự hợp tác vượt qua mọi biên giới.

Cuộc tìm kiếm kháng sinh thế hệ mới

Nếu còn sống đến ngày nay, Fleming có lẽ sẽ nhận ra một vấn đề quen thuộc.

Gần một thế kỉ sau khi penicillin mở ra kỉ nguyên kháng sinh, các nhà khoa học vẫn đang miệt mài tìm kiếm những loại thuốc mới để chống lại vi khuẩn. Song lần này, thách thức lớn hơn rất nhiều.

Khi Fleming phát hiện penicillin, điều khó nhất là tìm ra một chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. Ngày nay, các nhà nghiên cứu phải đối mặt với những vi khuẩn đã tiến hóa và sở hữu nhiều cơ chế kháng thuốc. Vì thế, mục tiêu không chỉ là tìm ra một kháng sinh mới, mà còn phải tạo ra những loại thuốc đủ sức vượt qua hàng rào kháng thuốc mà vi khuẩn đã hình thành sau nhiều thập niên.

Thách thức đó được phản ánh rõ trong các ưu tiên nghiên cứu hiện nay. Tháng 3/2026, WHO công bố ba hồ sơ mục tiêu sản phẩm dành cho các thuốc kháng khuẩn mới, tập trung vào những bệnh nhiễm trùng nguy hiểm do vi khuẩn Gram âm đa kháng, các nhiễm trùng do vi khuẩn Gram dương kháng thuốc ở bệnh nhân có nguy cơ cao và viêm màng não do vi khuẩn. Những tài liệu này được xây dựng để định hướng nghiên cứu và thúc đẩy phát triển các kháng sinh thế hệ mới nhằm đối phó với tình trạng kháng thuốc đang gia tăng trên toàn cầu.

Cuộc cách mạng kháng sinh vẫn chưa kết thúc. Thế giới vẫn đang đi tìm "penicillin tiếp theo", nhưng bài toán ngày nay khó hơn nhiều so với gần 100 năm trước. Không chỉ cần một phát hiện mang tính đột phá, các nhà khoa học còn phải chạy đua với tốc độ tiến hóa của chính những vi khuẩn mà họ đang tìm cách đánh bại.

Tiến sĩ Alistair Farley (37 tuổi), nhà hóa học tại Đại học Oxford, cho rằng phát triển kháng sinh mới là cần thiết nhưng không thể là giải pháp duy nhất, bởi ngay cả những loại thuốc hiệu quả nhất cũng có thể mất tác dụng nếu con người không thay đổi cách sử dụng và quản lý chúng. Theo ông, bài học lớn từ penicillin là sức mạnh của sự hợp tác khoa học và tinh thần cấp bách trong nghiên cứu vẫn cần được tái tạo để đối phó với kháng kháng sinh ngày nay.

Chuyên gia Đại học Oxford: Kháng sinh mới là cần thiết nhưng chưa đủ

Tiến sĩ Alistair Farley (37 tuổi), nhà hóa học tại Đại học Oxford, cho rằng phát triển kháng sinh mới là điều cấp thiết nhưng không thể trở thành giải pháp duy nhất.

Trong bài luận được Đại học Oxford công bố, Alistair Farley nhấn mạnh rằng ngay cả những kháng sinh mới và hiệu quả nhất cũng sẽ dần mất tác dụng nếu con người không thay đổi cách sử dụng và quản lý chúng. Theo ông, bài học từ quá trình phát triển penicillin cần được tái tạo trong cuộc chiến chống kháng kháng sinh ngày nay: Hợp tác giữa các ngành khoa học, tổ chức nghiên cứu, chính phủ và doanh nghiệp là yếu tố quyết định.

Alistair Farley cũng nhấn mạnh rằng giải pháp không chỉ nằm ở việc tạo ra thuốc mới, mà cần có hệ thống sử dụng kháng sinh hợp lí hơn, các xét nghiệm chẩn đoán nhanh và chi phí thấp để xác định đúng vi khuẩn và chọn đúng thuốc, đồng thời cải thiện vệ sinh, kiểm soát nhiễm khuẩn và tăng cường tiêm chủng khi cần thiết.

Đại học Oxford đang nghiên cứu các hướng tiếp cận mới không chỉ để phát triển kháng sinh mà còn để kéo dài hiệu quả của những thuốc đã có. Một hướng đi là tạo ra các phân tử có khả năng chặn cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn, giúp kháng sinh hiện tại hoạt động trở lại hiệu quả hơn.

Kháng sinh thế hệ mới không nhất thiết phải là một loại thuốc hoàn toàn mới. Đó có thể là thuốc mới, chất giúp ức chế cơ chế kháng thuốc, hoặc sự kết hợp thuốc được thiết kế để vượt qua khả năng phòng vệ của vi khuẩn.

AI có thể viết tiếp câu chuyện của Alexander Fleming?

Nếu Alexander Fleming thay đổi lịch sử bằng một chiếc đĩa nuôi cấy bị nhiễm nấm mốc, ngày nay các nhà khoa học lại có thêm một công cụ hoàn toàn mới: AI (trí tuệ nhân tạo).

Điểm thú vị là giữa hai thời đại có một nét tương đồng. Fleming nhìn thấy giá trị khoa học trong một hiện tượng mà nhiều người khi đó có thể chỉ coi là một mẫu thí nghiệm bị hỏng. Còn ngày nay, AI giúp các nhà nghiên cứu phát hiện những tín hiệu mà con người rất khó nhận ra khi phải phân tích khối lượng dữ liệu khổng lồ.

Trong nghiên cứu kháng sinh, AI có thể sàng lọc hàng triệu hợp chất hóa học, dự đoán hợp chất nào có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, đánh giá đặc tính của các phân tử tiềm năng và rút ngắn đáng kể thời gian tìm kiếm ứng viên thuốc mới. Thay vì phải thử nghiệm từng hợp chất theo cách truyền thống, các nhà khoa học có thể tập trung vào những ứng viên hứa hẹn nhất do AI gợi ý.

Tuy nhiên, AI không thể thay thế quy trình khoa học. Một dự đoán của thuật toán chưa phải là thuốc. Một tín hiệu bất thường trong dữ liệu chưa phải là phát hiện đã được chứng minh. Mọi giả thuyết vẫn phải được kiểm chứng và đánh giá trong phòng thí nghiệm, thử nghiệm trên động vật, thử nghiệm lâm sàng, cuối cùng là sản xuất ở quy mô công nghiệp nếu chứng minh được tính an toàn và hiệu quả.

Đó cũng chính là bài học mà lịch sử penicillin để lại. Từ một hiện tượng tình cờ trên chiếc đĩa nuôi cấy của Fleming đến loại thuốc cứu sống hàng triệu người là hành trình kéo dài hơn một thập niên, đòi hỏi sự tiếp nối của nhiều nhóm nghiên cứu và sự kết hợp giữa khoa học cơ bản với công nghệ sản xuất. AI có thể giúp con người đi nhanh hơn trên hành trình tìm kiếm những loại kháng sinh mới, nhưng chặng đường biến một ý tưởng thành thuốc chữa bệnh vẫn cần sự kiên trì, kiểm chứng và hợp tác của cả cộng đồng khoa học.

Di sản của Alexander Fleming

Alexander Fleming qua đời năm 1955, nhưng di sản của ông vẫn hiện diện trong y học hiện đại. Mỗi ngày, các thuốc kháng sinh bắt nguồn từ phát hiện về penicillin vẫn góp phần cứu sống hàng triệu bệnh nhân trên khắp thế giới, hỗ trợ các bác sĩ điều trị nhiễm khuẩn và là nền tảng cho những nghiên cứu về kháng sinh thế hệ mới.

Thế nhưng, di sản của Fleming không chỉ là penicillin. Ông còn để lại một lời cảnh báo vẫn còn nguyên giá trị đến ngày nay: Kháng sinh chỉ thực sự phát huy tác dụng khi được sử dụng đúng cách. Nếu lạm dụng hoặc sử dụng không hợp lí, vi khuẩn sẽ dần tiến hóa và kháng lại chính những loại thuốc được tạo ra để tiêu diệt chúng.

Sơn Vân