Generative KI hat sich vom Lesen genetischer Codes zur Entwicklung vollständiger viraler Genome weiterentwickelt, die im Labor funktionieren.
Forscher der Stanford University und des Arc Institute nutzten die KI-Modelle Evo 1 und Evo 2, um Bakteriophagen-Genome zu erzeugen, die E. coli infizieren sollten. Von etwa 300 synthetisierten und getesteten Entwürfen führten laut einer in Science veröffentlichten Studie 16 zu funktionsfähigen Viren. Die Viren infizieren Bakterien, nicht Menschen.
Im Gegensatz zu früheren Versuchen, bei denen bestehende Viren kopiert oder verändert wurden, erzeugte die KI vollständig neue virale Genome. Die Forscher trainierten die Modelle mit genetischen Sequenzen von Millionen Organismen und forderten sie anschließend auf, Genome zu erzeugen, die E.-coli-Bakterien infizieren können. Von etwa 300 in synthetisierter und im Labor getesteter KI-generierter Genome erwiesen sich 16 als vollständig funktionsfähige Viren.
Warum die Forscher begeistert sind
Die neuen Viren konnten E.-coli-Stämme abtöten, darunter einige, die Resistenzen gegen natürlich vorkommende Bakteriophagen entwickelt hatten. Wissenschaftler sagen, diese Fähigkeit könnte letztlich dabei helfen, neue Behandlungsmethoden für antibiotikaresistente Infektionen zu entwickeln – eine der wachsenden Gefahren für die öffentliche Gesundheit weltweit.
Der Stanford-Computational-Biologe Brian Hie, einer der Autoren der Studie, sagte gegenüber der BBC, dass das Experiment generative KI auf eine neue Ebene biologischer Komplexität gebracht habe. Er beschrieb die Entwicklung von etwas, das zur Replikation fähig ist, als „Neuland für uns“.
Die Sicherheitsdebatte beginnt
Die Forscher schlossen Viren, die Menschen, Tiere, Pflanzen und Pilze infizieren, bewusst aus den Trainingsdaten der KI aus und führten die Arbeiten in einem gesicherten Labor durch. Dennoch sagen Experten für Biosicherheit, die Studie zeige, dass generative KI zur Entwicklung von Genomsequenzen eingesetzt werden kann, die funktionsfähige Viren hervorbringen.
In einem begleitend zur Studie veröffentlichten Kommentar, warnten Dr. Thomas Inglesby und Dr. Moritz Hanke vom Johns Hopkins Center for Health Security: „Obwohl dies für Anwendungen in den Lebenswissenschaften vielversprechend ist, wirft es auch dringende Fragen zur biologischen Sicherheit und Biosicherheit auf. Die Fähigkeit, virale Genome mithilfe generativer KI zusammenzustellen, ist nun vorhanden; die nötigen Regeln, um sie sicher zu steuern, gibt es nicht.“
Ein Wendepunkt für die Biotechnologie
Diese Forschung ist bedeutsam, weil sie nahelegt, dass KI über die Analyse biologischer Prozesse hinausgeht und dazu übergeht, sie zu entwickeln. Wenn derselbe Ansatz künftig bei größeren und komplexeren Genomen funktioniert, könnten Wissenschaftler maßgeschneiderte Viren für die Gentherapie, personalisierte Behandlungen bakterieller Infektionen oder andere biotechnologische Werkzeuge entwickeln, deren Konstruktion heute schwierig ist.
Die unmittelbare kommerzielle Chance dürfte eher in der Phagentherapie und der synthetischen Biologie liegen als bei menschlichen Viren, die wesentlich komplexer sind als die in der Studie verwendeten Bakteriophagen. Der Prozess war zudem ineffizient: Aus Hunderten getesteten Entwürfen gingen nur 16 erfolgreiche Viren hervor.
Was sich nach dieser Studie ändert, ist nicht, dass gefährliche menschliche Viren plötzlich von einer KI erzeugt werden können, sondern dass Forscher gezeigt haben, dass KI ein vollständiges virales Genom entwickeln kann, das in der realen Welt funktioniert. Damit verlagert sich die Debatte von der Frage, ob KI-generierte virale Genome möglich sind, hin zu der Frage, wie Regierungen, Labore und Unternehmen für die DNA-Synthese diese Technologie verwalten sollten, bevor sie weitaus leistungsfähiger wird.
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