(Dieser Artikel ist eine Übersetzung) Das in Berkeley ansässige Startup Profluent hat eine KI trainiert, die neue, noch nie gesehene CRISPR-Proteine „erschaffen“ hat. Dies eröffnet Möglichkeiten für Geneditoren mit Fähigkeiten, die über das hinausgehen, was bisher in der Natur gefunden wurde. Profluent stellt außerdem ein brandneues CRISPR-System als Open Source zur Verfügung, damit Wissenschaftler auf der ganzen Welt einen KI-designten Geneditor nutzen können, um ihre Forschung voranzutreiben.
Hintergrund
In der Natur haben Bakterien CRISPR als Abwehr gegen Viren entwickelt. Im Labor kann man CRISPR-Systeme jedoch so programmieren, dass sie präzise Änderungen an jedem Gen vornehmen. Diese Technik hat sich in Bereichen wie Medizin und Landwirtschaft als äußerst nützlich erwiesen. Ein CRISPR-System besteht aus zwei Teilen:
- Einer RNA-Sequenz, die das Zielgen identifiziert,
- und einem Protein, das die genetische Veränderung vornimmt.
Das am häufigsten verwendete Protein für die Genbearbeitung heißt Cas9, aber Wissenschaftler haben auch andere CRISPR-Systeme entdeckt, die einzigartige Fähigkeiten besitzen. So zielt zum Beispiel CRISPR-Cas13 auf RNA statt auf DNA ab.
Die aktuellen CRISPR-Geneditoren sind jedoch nicht perfekt: Sie können an den falschen Stellen Änderungen vornehmen oder zu wenige Zellen bearbeiten, um eine Wirkung zu erzielen. Daher suchen Forscher kontinuierlich nach neuen CRISPR-Systemen.
KI-designte CRISPR-Systeme
Bisher war diese Suche auf CRISPR-Proteine beschränkt, die in der Natur entdeckt wurden. Profluent hat jedoch mithilfe von KI-Modellen, ähnlich denen hinter ChatGPT, eine Plattform entwickelt, die Millionen von CRISPR-ähnlichen Proteinen generieren kann. Wie man ChatGPT anweisen kann, eine E-Mail zu einem bestimmten Thema zu schreiben, können Forscher dieses System anweisen, Proteine für CRISPR-Geneditoren zu generieren.
Wir geben unserem Modell genau vor, welche Eigenschaften und Funktionen erforderlich sind, um ein Problem zu lösen, und das Modell generiert dann maßgeschneiderte und funktionale Sequenzen, die unseren Kriterien entsprechen
Das erklärte Profluents CEO Ali Madani gegenüber Freethink.
Durchbruch
Profluent gab kürzlich bekannt, dass es mit einem seiner KI-designten CRISPR-Systeme namens OpenCRISPR-1 erfolgreich menschliche DNA bearbeiten konnte – ein Erfolg, den Madani als „wissenschaftlichen Meilenstein“ bezeichnete.
Wir glauben, dass wir einen wichtigen Schritt in Richtung einer Zukunft gemacht haben, in der KI dazu genutzt werden kann, maßgeschneiderte Behandlungen und Heilmittel für Patienten schnell und kostengünstig zu entwickeln.
Open Source für die Forschung
Mit der OpenCRISPR-Initiative macht Profluent OpenCRISPR-1 für ethische Forschung oder kommerzielle Nutzung frei lizenzierbar, schließt jedoch bestimmte Anwendungen wie die Bearbeitung der menschlichen Keimbahn aus. Laut Madani hat Profluent dieses System als Open Source zur Verfügung gestellt, weil es zwar sehr unterschiedlich zu Cas9 ist, aber ähnliche Wirksamkeit zeigt und weniger ungewollte Änderungen vornimmt. Das Startup glaubt, dass es für Forscher leicht in bestehende Arbeitsabläufe integriert werden kann:
Da wir so viele generierte Proteine zur Auswahl haben, betrachten wir OpenCRISPR-1 als den ersten Schritt von KI in die Welt der Geneditoren.
Zukunftsausblick
Profluent plant, das Feedback zur Optimierung von OpenCRISPR-1 zu nutzen und Partnerschaften mit Forschungsinstituten und Arzneimittelentwicklern einzugehen, die maßgeschneiderte KI-designte CRISPR-Proteine entwickeln möchten. Ali Madani sagt dazu:
Dies ist eine wirklich aufregende Zeit für die Anwendung von KI in den Lebenswissenschaften. Wir bewegen uns schnell weg von der Beschränkung auf das, was in der Natur entdeckt werden kann, hin zu einem präzisen Design gemäß unseren Bedürfnissen durch KI. Man kann zukünftige Durchbrüche erwarten, bei denen KI neue Behandlungen für Patienten in Not entwickelt.
Wir empfehlen an dieser Stelle den Artikel „Der Prometheus-Komplex“.