Erstmals in der Geschichte haben Wissenschaftler künstliche Intelligenz genutzt, um funktionale Viren zu erzeugen, die in der Natur nirgendwo vorkommen — ein Durchbruch, der die Medizin revolutionieren könnte, während gleichzeitig tiefgreifende biologische Sicherheitsbedenken aufgeworfen werden.
Forscher der Stanford University und des Arc Institute, einer gemeinnützigen KI- und Biologieforschungsorganisation in Palo Alto, Kalifornien, veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Science. Sie trainierten ein großes Sprachmodell namens Evo 2 auf den Genomen von mehr als zwei Millionen Bakteriophagen — Viren, die Bakterien infizieren und töten — und baten es dann, völlig neue Virusgenome zu entwerfen.
Mit dem gut erforschten Bakteriophagen Phi X-174 als Vorlage erzeugte die KI Tausende von potenziellen Genomen. Die Forscher synthetisierten 285 dieser Designs chemisch und testeten sie im Labor. Von diesen erzeugten 16 lebensfähige Viren, die in der Lage waren, Escherichia coli zu infizieren und zu töten — einschließlich Stämme, die gegenüber dem ursprünglichen Referenzvirus Resistentz entwickelt hatten.
In diesem Fall wollten wir, dass das Modell das gesamte Genom Ende-zu-Ende in einem einzigen Durchlauf von links nach rechts generiert, sagte Brian Hie, Assistenzprofessor an Stanford und Co-Autor der Arbeit. Wir haben nichts hinzugefügt.
Die Implikationen für die Medizin sind erheblich. Antibiotikaresistente Bakterien verursachen allein in den USA jährlich mehr als 2,8 Millionen Infektionen und 35.000 Todesfälle. Die 16 neu erstellten Phagen könnten die Grundlage für Phagen-Cocktails bilden — Mischungen genetisch unterschiedlicher Viren, gegen die Bakterien viel schwerer Resistenzen entwickeln können als gegen Einzelwirkstoff-Behandlungen.
Der Durchbruch hat jedoch bei BiosexpertenAlarm ausgelöst. Thomas Inglesby und Moritz Hanke vom Johns Hopkins Center for Health Security schrieben in einem begleitenden Beitrag in Science, dass zwar das Stanford-Team menschliche Virendaten bewusst vom Trainingsexkludierte, diese Schutzmaßnahme teilweise durch Feinabstimmung der Modelle mit Pathogendaten umgangen werden kann.
Sie argumentierten, dass die National Institutes of Health und die Weltgesundheitsorganisation dringend neue Aufsichtsrichtlinien brauchen. Die Frage ist nicht mehr, ob generative Virus-Genom-Design existieren wird, schrieben sie. Sondern ob die Gesellschaft eine Aufsicht aufbauen kann, die ihre Vorteile entfalten lässt, während sie verhindert, dass sie ernsthafte Schäden ermöglicht.
Die Forschung markiert einen Wendepunkt in der synthetischen Biologie: Dieselben KI-Werkzeuge, die versprechen, die Medizin zu revolutionieren, geben auch böswilligen Akteuren eine leistungsfähige neue Fähigkeit an die Hand. Der Wettlauf, angemessene Schutzvorkehrungen zu schaffen, hat offiziell begonnen.
