KI erschafft erstmals synthetische Viren – Meilenstein mit Risiken
Forscher der Stanford University nutzen generative KI, um 16 funktionale synthetische Phagen zu erschaffen – mit großem medizinischen Potenzial.
Wissenschaftler in den USA haben erstmals künstliche Intelligenz eingesetzt, um in der Natur unbekannte Viren zu erschaffen. Forscher der Stanford University entwickelten dafür ein generatives KI-Programm namens Evo 2, das neue Genome schreibt – also die in der DNA kodierten genetischen Baupläne des Lebens. Die Ergebnisse wurden am Donnerstag in der renommierten Fachzeitschrift Science veröffentlicht.
Das Team entwarf und stellte mithilfe von Evo 2 insgesamt 16 synthetische Phagen her. Phagen sind kleine Viren, die Bakterien infizieren, und werden mitunter anstelle von Antibiotika eingesetzt, um krankheitserregende Bakterien abzutöten. Bei Tests im Hochsicherheitslabor erwiesen sich die neuartigen KI-generierten Phagen als wirksamer gegen den weit verbreiteten Keim E. coli als der natürliche Phage ΦX174, der Evo 2 als Vorlage diente.
„Unsere Studie ist ein Machbarkeitsnachweis, der zum ersten Mal zeigt, dass generatives Design ganze funktionale Genome erzeugen kann", erklärte Brian Hie, der Projektleiter. Er betonte, dass Phagen aufgrund ihrer geringen Größe, ihrer guten Erforschung und ihrer breiten Anwendungsmöglichkeiten in der Molekularbiologie und Therapie als Ausgangspunkt gewählt wurden. Der Ansatz könnte später auf größere Organismen wie Bakterien und anschließend auf komplexere Lebensformen ausgeweitet werden.
Phagentherapie als Alternative zu Antibiotika
Die Phagentherapie ist keine völlig neue Idee: In Osteuropa wird sie bereits seit vielen Jahrzehnten angewendet. Dabei werden spezifische Phagen auf den genauen Bakterienstamm des Patienten abgestimmt und topisch, per Injektion oder oral verabreicht. Im Westen hat sie sich bislang aus verschiedenen Gründen nicht durchgesetzt – darunter die erforderlichen komplexen Verfahren und die potenzielle Resistenzbildung der Bakterien.
KI könnte nun zu einer Wiederbelebung dieser Therapieform beitragen. „Angesichts der zunehmenden Belege für das Auftreten gefährlicher antibiotikaresistenter Krankheitserreger werden wir innovative alternative Lösungen benötigen – und die Phagentherapie ist sicherlich eine davon", sagte Samuel King, ein weiteres Mitglied des Stanford-Teams. Die wachsende Bedrohung durch Antibiotikaresistenzen macht solche Alternativen für die globale Gesundheitsversorgung zunehmend relevant.
Adrian Woolfson, Genomik-Experte und CEO des DNA-Synthese-Unternehmens Genyro, bezeichnete die Arbeit als historischen Wendepunkt: „Es ist der ‚Wright-Brothers-Moment' der Biologie, in dem wir aufhören, über unsere Schulter auf die von der Evolution geschaffenen Einheiten zu blicken, und mit den weiten Bereichen künftiger biologischer Möglichkeiten konfrontiert werden."
Sicherheitsbedenken und offene Governance-Fragen
Aus Sicherheitsgründen basierte die Stanford-Studie auf einem nicht-pathogenen Stamm von E. coli. Zudem wurde ein Genom-Sprachmodell verwendet, das nicht an Viren trainiert wurde, die in der Lage sind, die komplexeren Zellen von Tieren und Pflanzen zu infizieren. Dennoch ist Evo 2 Open Source und steht jedem kostenlos zum Download zur Verfügung.
Projektleiter Hie betonte, dass die Vorteile das Risiko eines Missbrauchs durch böswillige Akteure überwiegen würden. „Wir haben derzeit keine Pläne, diese Arbeit zu kommerzialisieren", sagte er. „Es liegt in unserer Verantwortung, die Basistechnologie der Allgemeinheit zur Verfügung zu stellen, da sie ein enormes Potenzial für die Gesundheit und die Menschheit bietet."
Kritischer sehen das Thomas Inglesby und Moritz Hanke vom Center for Health Security der Johns Hopkins University. In derselben Ausgabe von Science warnten sie, dass die Studie „dringende Fragen zur biologischen Sicherheit aufwirft". Obwohl sie die Vorsichtsmaßnahmen der Stanford-Wissenschaftler lobten, erklärten sie unmissverständlich: „Bestehende Governance-Rahmenwerke reichen nicht aus, um die generative Genomik zu überwachen. Die Frage ist nicht mehr, ob generatives virales Genomdesign existieren wird. Es geht darum, ob die Gesellschaft eine Aufsicht schaffen kann, die es ermöglicht, dass sich die Vorteile entfalten, während gleichzeitig verhindert wird, dass schwerer Schaden angerichtet wird."
Die Forschung markiert damit einen Wendepunkt in der synthetischen Biologie – mit weitreichenden Implikationen für Medizin, Biosicherheit und die gesellschaftliche Regulierung von KI-gestützter Genomforschung.