english summary: Researchers used specialized AI models, trained on millions of phage genomes, to design entirely novel bacteriophage sequences based not found in nature. Of hundreds synthesized and tested, 16 proved viable and could infect and kill various E. coli strains—including some resistant to the original phage. This advance holds promise for phage therapy against antibiotic-resistant bacteria by enabling diverse phage cocktails that are harder for pathogens to evade. At the same time, experts warn of major biosecurity risks, as the same technology could be misused to engineer new or modified human pathogens, even new bioweapons, amid currently inadequate regulatory safeguards.
Liebe Leser,
Forschern der Stanford University und dem Arc Institute ist es erstmals gelungen, "lebensfähige" Viren mithilfe von speziellen AI-Modellen zu entwerfen, zu züchten und auch damit Bakterien zu infizieren und abzutöten. Der Meilenstein könnte neue medizinische Durchbrüche ermöglichen, wirft aber gleichzeitig auch etliche Fragen und Sicherheitsbedenken auf. Und Bill Gates ist wieder mitten drin!
Es ist ein uralter Streit, ob Viren Lebewesen sind oder nicht. Einiges spricht dafür (sie besitzen DNA und Proteine, sie können sich vermehren und mutieren), anderes aber dagegen (brauchen einen Wirt zur Vermehrung, haben keinen eigenen Stoffwechsel). Einige behaupten gar, es gäbe sie gar nicht, aber das ist natürlich Unsinn angesichts der 1000fachen sichtbaren Beweise.
Der 0,2µm lange Escherichia-Phage T4, ein Bakteriophage mit dsDNA-Genom, das 300 Gene enthält und der aus 49 verschiedenen Proteinen besteht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Escherichia-Phage_T4
SARS-CoV-2, ein RNA-Virus und Atemwegserreger mit 11-14 Genen und 29 verschiedenen Proteinen.
https://flexikon.doccheck.com/de/SARS-CoV-2
Was auch immer Viren sind, klar ist, dass sie Parasiten an lebenden Organismen sind und viele davon Pathogene, also für Menschen schädlich (man denke nur an den AIDS verursachenden HIV), einige sogar immer noch tödlich (Ebola-Virus, Tollwut). Andererseits gibt es auch Viren, die zur Therapie eingesetzt werden, z.B. onkolytische Viren, die Tumorzellen lysieren (zum Platzen bringen), z.B. Imlygic® (Talimogen-Laherparepvec) von Amgen, ein genetisch modifiziertes Herpes-simplex-Virus, zugelassen bei fortgeschrittenem Melanom. Die Phagentherapie ist ein vielversprechendes Gebiet zur Bahandlung bei Antibiotikaresistenzen (z. B. multiresistente Pseudomonas-Infektionen, bei der gängige Antibiotika nicht mehr wirken).
Diese letztere Art von Viren hatten die Wissenschaftler im Auge, als sie die Idee hatten, mit Hilfe von speziellen LLMs, Evo1 und Evo2 (die nicht mit Sprache, sondern direkt mit Gen-Sequenzen trainiert wurden, konkret mit Millionen von Phagen-Genomen), erstmalig die komplette Sequenz von bakterienfressenden Viren (Bakteriophagen) erzeugen zu lassen, basierend auf dem Phagen ΦX174 bzw "PhiX174" als Vorlage. Aus tausenden Entwürfen wählten die Forscher knapp 300 aus, um sie im Labor zu synthetisieren und in E. coli Bakterien einzubringen. Nur damit das klar ist, es handelte sich um Viren, die in der Natur noch nie vorgekommen sind! Nur 16 waren lebensfähig, diese waren aber in der Lage, sich in verschiedenen E. coli-Stämmen zu vemehren, sogar in solchen, die durch Mutationen resistent gegen den ursprünglichen ΦX174-Phagen waren!
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec2657
Der medizinische Nutzen ist offensichtlich: Während ein pathogenes Bakterium relativ rasch resistent gegen einen Phagen-Stamm werden kann (oft reicht eine Mutation), wäre das bei einem Cocktail von z.B. 10 verschiedenen Phagen, die gleichzeitig angreifen, wesentlich schwieriger!
Trotz der Vorteile dieses neuen Ansatzes ist aber Vorsicht angeraten. In einem Begleitartikel der Science-Publikation von Inglesby und Hanke wird zurecht darauf hingewisen, dass jetzt zwar die Technologie zur Erzeugung (viraler) Genome existiert, Kontroll- und Regulierungsmechanismen aber noch komplett fehlen, vom Mißbrauch ganz abgesehen.
Zwar haben die Stanford-Wissenschaftler bewusst keine Viren gewählt, die schädlich für Menschen sein könnten, aber die Technologie auch für das Design neuer pathogener Erreger zu nutzen oder existierende Erreger abzuwandeln (siehe Gain-of-function-Forschung, die vermutlich auch Covid ausgelöst hat) ist dank AI um Einiges einfacher geworden.
Biologische Waffen aus dem Garagenlabor sind damit einen großen Schritt näher 🙁
Quellen: https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec2657 https://www.scientificamerican.com/article/ai-just-created-a-virus-not-found-in-nature-and-scientists-are-worried/ https://futurezone.at/science/kuenstliche-intelligenz-viren-design-stanford-bakteriophagen/403180536
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