Generative KI hat die ersten experimentellen Medikamente entwickelt, die tödliche, medikamentenresistente Infektionen bekämpfen sollen – ein Durchbruch, den Forscher als bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung von Antibiotika feiern.
Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology (MIT) erklären, ihr KI-gestützter Ansatz könne neue Wege im Kampf gegen resistente Krankheitserreger eröffnen, nachdem erste Tests vielversprechende Ergebnisse gegen einige der gefährlichsten Superkeime der Welt gezeigt haben.
Frühe Ergebnisse deuten auf ein neues Kapitel in der Antibiotika-Forschung hin
Zwei experimentelle Wirkstoffe – einer gegen Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA), der andere gegen medikamentenresistente Gonorrhö – wurden mithilfe von generativer KI im Rahmen des MIT’s Antibiotics-AI Project entwickelt. In frühen Tests töteten beide Wirkstoffe ihre Zielerreger in Laborschalen und beseitigten Infektionen bei Mäusen.
Die Arbeit, die in Cell veröffentlicht wurde und den Titel Generative AI–Enabled Discovery of Antibiotics Against Drug-Resistant Pathogens trägt, wurde vom Seniorautor Professor James Collins geleitet. Die Erstautoren waren Aarti Krishnan, Melis Anahtar und Jacqueline Valeri.
Die Wirkstoffe DN1 gegen MRSA und NG1 gegen medikamentenresistente Gonorrhö unterscheiden sich von allen heute eingesetzten Antibiotika und scheinen zu wirken, indem sie die Zellmembranen der Bakterien schädigen. NG1 greift zudem ein bislang ungenutztes Proteinziel an.
Die Ergebnisse markieren einen seltenen Durchbruch in einem Gebiet, das seit Jahrzehnten mit Schwierigkeiten zu kämpfen hat: Weltweit sterben schätzungsweise drei Menschen pro Minute an medikamentenresistenten Infektionen, und die Zahl der MRSA-Todesfälle hat sich seit 1990 laut einer Studie des Global Research on Antimicrobial Resistance (GRAM) Project in The Lancet veröffentlicht.
Obwohl die neuen Wirkstoffe noch Jahre vom Einsatz bei Patienten entfernt sind, liefern sie einen überzeugenden Beleg dafür, dass generative KI völlig neue Waffen gegen einige der tödlichsten Krankheitserreger entwickeln kann – ein Quantensprung, der laut MIT-Forschern, die gegenüber der BBC erklärten, ein „zweites goldenes Zeitalter“ der Antibiotika-Forschung einläuten könnte.
Generative KI durchsucht den chemischen Raum nach verborgenen Bauplänen für Antibiotika
MIT-Wissenschaftler nutzten fortschrittliche KI-Modelle, um den „chemischen Raum“ zu erkunden – das riesige Universum möglicher Molekülstrukturen – und nach neuen Wegen zu suchen, resistente Bakterien abzutöten. Anders als die herkömmliche Wirkstoffforschung, die mit vorhandenen Chemikalienbibliotheken arbeitet, erzeugte die KI Millionen virtueller Wirkstoffe, die zuvor noch nie gesehen worden waren.
Zwei Strategien bestimmten die Suche. Die eine ging von einem chemischen Fragment aus, von dem bekannt ist, dass es Neisseria gonorrhoeae schädigt, und nutzte anschließend KI-Modelle , um daraus vollständige Wirkstoffkandidaten zu entwickeln. Bei der anderen Strategie konnten die Algorithmen für MRSA völlig neue Moleküle ohne Ausgangsvorlage erzeugen.
Modelle des maschinellen Lernens , die darauf trainiert waren, antibakterielles Potenzial zu erkennen, durchsuchten mehrere Dutzend Millionen Entwürfe und entfernten alle, die voraussichtlich giftig oder bestehenden Antibiotika zu ähnlich waren. Aus dieser riesigen digitalen Vorauswahl synthetisierten und testeten die Forscher die vielversprechendsten Kandidaten – ein Prozess, aus dem schließlich NG1 und DN1 hervorgingen.
KI durchbricht Grenzen bei Diagnose, Behandlung und darüber hinaus
Künstliche Intelligenz mag zwar an vielen Fronten Fortschritte machen, doch das Gesundheitswesen ist eines ihrer wichtigsten Einsatzgebiete. Kaum ein anderer Bereich steht für ähnlich viel: die Chance, tatsächlich Leben zu retten.
Vom Übertreffen von Ärzten bei komplexen Diagnosen bis zum Ermitteln lebensfähiger Spermien in schweren Fällen von Unfruchtbarkeit, und dem Abgleichen von Prostatakrebspatienten mit den richtigen Behandlungen, sowie dem Vorhersagen der Überlebenschancen bei Krebs anhand von Gesichtsfotos betritt die KI Neuland dabei, wie medizinische Versorgung entdeckt und bereitgestellt wird.