Die Zukunft der Virologie: KI im Einsatz

Künstliche Intelligenz (KI) hat in den letzten Jahren in verschiedenen Bereichen für Aufsehen gesorgt – von der Erstellung von Katzenbildern über das Vorhersagen von Krankheiten bis hin zu Phishing-Mails. Now, sie geht einen Schritt weiter: Kalifornische Forscher:innen haben an der Stanford University und dem Arc Institute einen Durchbruch erzielt, indem sie eine KI dazu befähigten, neue genetische Codes für bakterienfressende Viren zu entwickeln.

Bakteriophagen: KI zeigt ihre Macht

Die Ergebnisse zeigen, dass mehrere dieser sogenannten Bakteriophagen nicht nur entstanden, sondern auch in der Lage waren, Bakterien abzutöten! Die Wissenschaftler:innen bezeichnen diese KI-gesteuerten Genome als "das erste generative Design vollständiger Genome". Laut Jef Boeke von der NYU Langone Health ist dies ein "beeindruckender erster Schritt" in Richtung KI-gestalteter Lebensformen.

Eine unerwartete Leistung der KI

In einem aktuellen Preprint-Artikel berichten die Forscher von außergewöhnlichen Ergebnissen – die KI schlug Viren mit neuen, verkürzten Genen und ungewöhnlichen Anordnungen vor. Diese Fortschritte könnten die Forschung zu künstlich hergestellten Zellen revolutionieren und neuartige Behandlungsmethoden ermöglichen.

Das Experiment: KI entwirft 302 Genome

Die Wissenschaftler:innen am Arc Institute entwickelten Varianten eines Bakteriophagen mit nur elf Genen. Mithilfe von zwei Varianten der KI "Evo", die ähnlich wie Sprachmodelle funktioniert, trainierten sie auf den Genomen von etwa zwei Millionen bakterienfressenden Viren. Die KI entwarf 302 Genome, die chemisch als DNA-Stränge hergestellt und dann mit E. coli-Bakterien kombiniert wurden.

Ein faszinierender Moment im Labor

Als die Forscher:innen nachts tote Bakterien in ihren Petrischalen entdeckten, erlebten sie einen entscheidenden Moment der Erkenntnis: Die KI hat tatsächlich funktionierende Viren generiert! Von den 302 Entwürfen erwiesen sich 16 als erfolgreich, was bedeutet, dass diese Phagen begannen, sich zu vermehren, in Bakterien einzudringen und sie zu töten.

Ein Blick in die Zukunft der Medizin

Mit der steigenden Geschwindigkeit der KI-Entwicklung hoffen viele, dass diese Technologien die Biologie revolutionieren werden. Bereits 2024 könnten neue Methoden mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet werden, und Investoren setzen Milliarden auf KI zur Entdeckung neuer Medikamente.

Potenzial für die Landwirtschaft

Die neuartigen, computerentworfenen Viren könnten auch in der Landwirtschaft Anwendung finden. Ärzte testen bereits Phagentherapien zur Behandlung schwerer bakterieller Infektionen, und ähnliche Ansätze werden entwickelt, um Pflanzen wie Kohl vor bakteriellen Krankheiten zu schützen.

Ein Aufruf zur Vorsicht

Die Forscher mahnen jedoch zur Vorsicht. Die KI wurde so programmiert, dass sie keine Informationen über Viren, die Menschen infizieren können, erhält. Das Risiko besteht, dass andere Wissenschaftler:innen diese Methoden für gefährliche Zwecke nutzen könnten.

Der Weg zu komplexeren Genomen

Offen bleibt die Frage, ob eine KI echte Genome für komplexere Organismen erzeugen kann. Die DNA von E. coli enthält beispielsweise etwa tausendmal mehr genetische Information als die viralen Genome, die bisher entworfen wurden. Die Wissenschaftler:innen sind sich einig: Solche Forscheranstrengungen sind notwendig und könnten in automatisierten Laboren zur Realität werden.

Ein wissenschaftlicher Meilenstein wird angestrebt

Jason Kelly, der CEO von Ginkgo Bioworks, fasst es zusammen: Ein Durchbruch in der automatisierten Genomforschung könnte das Verständnis von zellulärem Leben revolutionieren. Die Vereinigten Staaten sollten sicherstellen, dass sie bei diesen Entwicklungen an vorderster Front stehen.