Forschern ist es gelungen, mithilfe von KI neue Antibiotika zu entwerfen. Die Wirkstoffe zeigen vielversprechende Effekte gegen multiresistente Superbugs.
Sogenannte Superbugs sind ein großes Problem in der Medizin. Denn solche Bakterien, Viren oder Parasiten sind gegen fast alle Medikamente resistent. Experten schätzen, dass arzneimittelresistente Infektionen weltweit bereits fünf Millionen Todesfälle pro Jahr verursachen. Nun haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) aber einen Trick angewandt, um brandneue Antibiotika zu entwickeln.
Sie setzen ein KI-System ein, das inzwischen einige Erfolge vorweisen kann. Zwei der KI-designten Wirkstoffe zeigen etwa Wirkung gegen hartnäckige Keime wie MRSA und die multiresistente Gonorrhoe. Das Besondere daran ist, dass die von der KI entworfenen Medikamente strukturell komplett anders aufgebaut sind, als solche, die bereits im Einsatz sind.
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KI: Neue Antibiotika stören Zellmembranen der Bakterien
Die Wirkstoffe funktionieren über vollkommen neue Mechanismen, indem sie die Zellmembranen der Bakterien stören. Genau das macht sie viel weniger anfällig für Antibiotikaresistenzen, die aktuelle Medikamente nutzlos machen. Der Ansatz gilt als Hoffnungsschimmer im Kampf gegen die schlimmsten Infektionen.
Das MIT-Team ging bei der Entwicklung zweigleisig vor, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen. Zuerst wählten die Forscher ein gezieltes Design. Sie fütterten die generative KI mit einem chemischen Fragment, das ihr Computermodell bereits als antimikrobiell vielversprechend eingestuft hatte.
Darauf basierend ließ die KI Moleküle entwerfen. Parallel dazu verfolgten die Wissenschaftler das freie Design und ließen die Algorithmen komplett ohne Einschränkungen Moleküle generieren.
Bis zu 36 Millionen mögliche Verbindungen
Insgesamt entwarf die KI mehr als 36 Millionen mögliche Verbindungen. Diese wurden per Computer auf ihre antimikrobiellen Eigenschaften hin untersucht, um die Top-Kandidaten zu finden. James Collins, Professor für Bioingenieurwesen und leitender Autor der Studie, ist begeistert und betont, wie sehr diese Arbeit die „Power der KI“ in der Medikamentenentwicklung zeigt.
Der große Vorteil ist, dass Forscher künftig viel größere „chemische Räume“ erkunden können, die mit herkömmlichen Methoden vorher unerreichbar waren. Das Team will die gleiche Strategie nutzen, um gezielt Medikamente gegen andere Bakterienarten zu identifizieren und zu entwerfen.
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