Mass Balance, một start-up công nghệ sinh học có trụ sở tại London, đã đưa thành công thí nghiệm tự hành đầu tiên của mình lên quỹ đạo, thiết bị được các nhà nghiên cứu gọi là "phòng thí nghiệm trường thọ". Được phóng vào không gian bằng tên lửa SpaceX Falcon 9, thiết bị này hướng tới việc tạo ra bước đột phá trong nghiên cứu các bệnh liên quan đến tuổi tác. Các nhà khoa học dự định tận dụng môi trường vi trọng lực độc đáo để nghiên cứu các loại protein mà trước đây gần như không thể tìm hiểu kỹ trên Trái Đất.
"Phòng thí nghiệm" kích thước bằng một quả bưởi
Bản thân mô-đun thí nghiệm mang tên MB-X1 này chỉ có kích thước tương đương một quả bưởi (hoặc nắm tay người).
Bên trong vỏ bọc tự hành 10 cm này, vốn được phát triển bởi công ty hậu cần vũ trụ Tumbleweed của Áo và được tích hợp vào vệ tinh Oasis Alpha, là một hệ thống thiết bị nội vi tinh vi.
Hệ thống bao gồm các hóa chất, tế bào sống, các cảm biến độ nhạy cao và các bộ phận điều khiển cần thiết để duy trì sự sống cũng như hoạt động của chúng.
Trong vài tháng tới, thiết bị sẽ quay quanh Trái Đất, tự động thực hiện các phép đo và truyền dữ liệu về cách thức tế bào và các phản ứng hóa học diễn ra trong môi trường trọng lực yếu.
Trong lần thử nghiệm đầu tiên, hệ thống đã mang theo một chất xúc tác sinh học công nghiệp để phân hủy một hợp chất hóa học, trong khi các cảm biến sẽ theo dõi quá trình này thông qua ánh sáng để xác nhận phản ứng thành công.
Tại sao lại cần môi trường vi trọng lực?
Trên Trái Đất, việc thu thập dữ liệu sinh học có độ chính xác cao bị cản trở bởi tác động của trọng lực, vốn gây ra các hiện tượng như đối lưu (sự trộn lẫn chất lỏng do chênh lệch nhiệt độ) và lắng đọng (sự lắng xuống của các hạt nặng hơn).
Những yếu tố này tạo ra "nhiễu", làm sai lệch bức tranh về các quá trình phân tử. Trong môi trường không trọng lực, những tác động này biến mất, mở ra cho các nhà khoa học một cái nhìn rõ nét về những gì đang diễn ra ở cấp độ tế bào.
"Khi loại bỏ được trọng lực, nhiều điều kỳ lạ và tuyệt vời sẽ xảy ra, và một số trong đó sẽ mang lại giá trị cực kỳ to lớn cho khoa học đời sống và ngành dược phẩm", Toby Call, CEO kiêm đồng sáng lập Mass Balance, nhận định.
Kẻ thù khó nắm bắt: Các protein có cấu trúc không ổn định
Mục tiêu chính của sứ mệnh là nghiên cứu các loại protein được gọi là protein có cấu trúc không ổn định (rối loạn nội tại). Khác với các protein truyền thống vốn có hình dạng ba chiều cứng cáp, những phân tử này trên Trái Đất liên tục thay đổi hình thái.
Chính những loại "protein biến hình" này có liên quan mật thiết đến sự phát triển của các bệnh hiểm nghèo do tuổi tác, bao gồm Alzheimer, Parkinson và nhiều loại ung thư khác nhau.
Do hình dạng thay đổi, việc quan sát và nghiên cứu chúng trên Trái Đất là cực kỳ khó khăn. Hơn nữa, đặc tính này tạo ra một lỗ hổng dữ liệu nghiêm trọng trong việc huấn luyện các mạng thần kinh tiên tiến (như AlphaFold của Google), vốn đơn giản là không thể dự đoán cách các protein này hoạt động hoặc cách tác động lên chúng bằng thuốc.
"Các protein này không có cấu trúc cố định — đó là lý do tại sao chúng có thể thực hiện rất nhiều chức năng thú vị. Nhưng khi có vấn đề xảy ra, chúng sẽ gây ra hàng loạt bệnh tật", Toby Call giải thích.
Theo ông, các loại protein này là một "trở ngại thực sự" đối với y học hiện đại, vì về mặt lịch sử, chúng được coi là "không thể tác động bằng thuốc".
Trí tuệ nhân tạo bảo vệ sự trường thọ
Mass Balance đang giải quyết vấn đề này bằng trí tuệ nhân tạo. Bằng cách thu thập dữ liệu độc nhất về hành vi của các protein không ổn định trong môi trường vi trọng lực, start-up này dự định sử dụng chúng để huấn luyện một mô hình AI chuyên biệt.
Mô hình "thích ứng" này sẽ lấp đầy các khoảng trống trong cơ sở dữ liệu hiện có và học cách dự đoán cấu trúc cũng như hành vi của "protein biến hình", đồng thời tìm ra các phân tử có khả năng ngăn chặn chúng.
Đại diện công ty tuyên bố trong thông cáo chính thức: "Được giải phóng khỏi xiềng xích của trọng lực, mô-đun MB-X1 chính là bước đi đầu tiên hướng tới việc đáp ứng các nhu cầu điều trị khổng lồ vốn chưa được thỏa mãn đối với các căn bệnh lâu nay được coi là 'không thể tiếp cận' như Alzheimer và ung thư".
Không gian như một phòng thí nghiệm thường nhật
Mặc dù ngày nay các thí nghiệm công nghệ sinh học trong không gian có vẻ như thuộc về lĩnh vực khoa học viễn tưởng, Mass Balance tin chắc rằng đó chính là tương lai. Toby Call cho rằng các nghiên cứu vũ trụ cần thôi là những sự kiện đặc biệt và phải trở thành tiêu chuẩn cho các công ty dược phẩm.
"Nghe có vẻ kỳ lạ vào thời điểm hiện tại, nhưng mục tiêu của chúng tôi là biến không gian thành một môi trường nghiên cứu bình thường, đáng tin cậy và phổ biến", Toby Call đúc kết.
