Durchbruch zur Behandlung von Infektionskrankheiten: Forscher entwickeln Virus mit KI

Ein Meilenstein in der medizinischen Forschung

Einem internationalen Forschungsteam ist ein bedeutender Fortschritt in der Bekämpfung von Infektionskrankheiten gelungen. Unter der Leitung von Brian Hie, Chemieingenieur an der Stanford University, wurden mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) funktionsfähige Bakteriophagen entwickelt. Dabei handelt es sich um Viren, die sich ausschließlich auf Bakterien spezialisiert haben und als potenzielle Alternative oder Ergänzung zu herkömmlichen Antibiotika bei der Behandlung von Patientinnen und Patienten dienen könnten.

Die im Fachmagazin *Science* veröffentlichte Studie zeigt auf, wie generative KI-Modelle genutzt werden können, um komplexe biologische Strukturen zu entwerfen. Der Ansatz könnte in Zukunft dazu beitragen, Therapien gegen hartnäckige und zunehmend resistente Krankheitserreger effizienter zu gestalten.

Funktionsweise der KI-gestützten Genom-Entwicklung

Die Basis für diesen Durchbruch bildeten die sogenannten Genom-Sprachmodelle „Evo 1“ und „Evo 2“. Diese Modelle funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip wie die bekannten Sprachmodelle hinter Chatbots, übertragen auf den genetischen Code. Um die KI zu trainieren, speisten die Forschenden Daten von zwei Millionen verschiedenen Bakteriophagen ein.

Um das Sicherheitsrisiko von Beginn an zu minimieren, wurden genetische Informationen von Viren, die Menschen, Tiere oder Pflanzen befallen, konsequent aus dem Trainingsdatensatz ausgeschlossen. Die KI erstellte daraufhin Tausende potenzieller Genom-Entwürfe. Aus dieser Auswahl wurden knapp 300 Varianten im Labor synthetisiert und in Bakterien eingebracht. Obwohl die Erfolgsquote bei der Herstellung lebensfähiger Viren mit 16 Exemplaren zunächst gering erschien, erwiesen sich diese als hochwirksam: Ein Cocktail aus den KI-generierten Phagen konnte die Resistenz in zwei verschiedenen Stämmen von *E. coli* erfolgreich durchbrechen.

Sicherheitsbedenken und ethische Herausforderungen

Trotz des medizinischen Potenzials löst die Arbeit eine Debatte über die biologische Sicherheit aus. Expertinnen und Experten betonen, dass die Fähigkeit, virale Genome mittels generativer KI zu komponieren, eine neue Qualität der Forschung darstellt. Tom Inglesby und Moritz Hanke vom Center for Health Security der Johns Hopkins University mahnen, dass die notwendigen regulatorischen Rahmenbedingungen für diese Technologie derzeit noch fehlen.

Die Sorge besteht darin, dass die zugrunde liegende Methodik missbraucht werden könnte. Würden solche Modelle mit Daten gefährlicher Krankheitserreger trainiert, könnten sie theoretisch genutzt werden, um schädlichere Viren zu entwerfen. Tom Ellis vom Imperial College London relativiert diese Gefahr jedoch: Er hält die Befürchtung, dass eine KI eigenständig und vollständig gefährliche Erreger konstruieren könnte, für übertrieben. Dennoch unterstreichen die beteiligten Wissenschaftler die dringende Notwendigkeit, bei ähnlichen Projekten stets Expertinnen und Experten für Biosicherheit einzubinden.

Ausblick auf die weitere Entwicklung

Die Studie markiert einen wichtigen Schritt in Richtung adaptiver Phagentherapien. Die Fähigkeit, gezielt auf sich schnell entwickelnde Krankheitserreger zu reagieren, gilt als einer der vielversprechendsten Ansätze der modernen Medizin. Ob sich die angewandte Methode der Genom-Sprachmodelle jedoch problemlos auf andere Virusarten übertragen lässt, ist nach aktuellem Forschungsstand noch offen. Die kommenden Schritte in diesem Bereich werden sich daher vermutlich auf die Verfeinerung der Sicherheitsstandards sowie auf die Skalierbarkeit der Laborprozesse konzentrieren, um die Effizienz bei der Herstellung lebensfähiger Bakteriophagen zu steigern.