Künstliche Intelligenz hat funktionsfähige, bakterientötende Viren im Labor entworfen und erfolgreich getestet. Forscher der Stanford University und des Arc Institute nutzten fortschrittliche DNA-Sprachmodelle, um neuartige Genomsequenzen zu generieren, die Darmbakterien gezielt attackieren und vermehren können, wie Berichte zeigen.
Künstliche Genomik: Wie KI das Design von Bakteriophagen revolutioniert
Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Biotechnologie hat eine neue Dimension erreicht. Während KI-Modelle in der Vergangenheit vor allem dazu dienten, bekannte Wirkstoffe zusammenzustellen oder Moleküle für Medikamente zu finden, gehen aktuelle Forschungen einen Schritt weiter. Wie die Berichte darlegen, lernen DNA-Sprachmodelle wie Evo 1 und Evo 2 DNA-Sequenzen wie gewöhnliche Texte zu lesen.
Sobald die Algorithmen den genetischen Code analysiert haben, erzeugen sie völlig eigenständig neue Sequenzen. Diese künstlichen Genome existieren in dieser Form nirgendwo in der Natur, sind aber voll funktionsfähig. Wissenschaftler nutzten diese Technologie, um gezielt nach Phagen zu suchen, die gegen Bakterien wie E. coli wirksam sein könnten. Forschende der Universität Stanford haben nun zwei etablierte DNA-Sprachmodelle von 2024 und 2025 – Evo 1 und Evo 2 – mit knapp 15.000 Genomen von Bakteriophagen trainiert.
Im Laborversuch: Von 302 künstlichen Genomen zu 16 aktiven Viren
Die praktische Umsetzung erforderte präzise Labortests. Ein Forscherteam aus Kalifornien, zu dem Wissenschaftler der Stanford University und des Arc Institute in Palo Alto gehören, trainierte die verwendeten Modelle mit knapp 15.000 Genomen von Bakteriophagen. Daraus leitete die KI Tausende neue DNA-Sequenzen ab, und das Team versuchte, jene herauszufiltern, die im Kampf gegen Darmbakterien vielversprechend schienen.
Das Ergebnis dieses Prozesses waren 302 DNA-Sequenzen. In Labortests wurde dann ermittelt, ob die KI-Bakteriophagen überleben und Darmbakterien erfolgreich abtöten können. Die Forscher kreierten 302 volle Genome, skizziert von ihrer KI, und führten sie in E. coli-Testsysteme ein. Bei den anschließenden Tests zeigte sich der Erfolg: Die KI hatte 16 lebens- und funktionsfähige Phagen designt, die in der Lage waren, sich zu replizieren und die Bakterien zu töten.
„That was pretty striking, just actually seeing, like, this AI-generated sphere,
Brian Hie, Leiter des Labors am Arc Institute, via vuink.com
Diese sichtbaren Spuren auf den Testplatten markieren einen Wendepunkt, als die Teller Lichtungen zeigten, auf denen Bakterien gestorben waren. Während Jef Boeke, Biologe an der NYU Langone Health, die Experimente als einen bedeutenden Schritt in Richtung KI-gestalteter Lebensformen feierte, betonen andere Fachleute die Grenzen des derzeit Machbaren. Harald König vom Institut für Technikfolgenabschätzung in Karlsruhe weist darauf hin, dass bei der vorliegenden Studie es nur um Phagen mit extrem kleinen Genomen ging. Die KI-designten Phagen hätten zwar bisher nicht in der Natur existiert, durch sie seien aber auch keine gänzlich neuen biologischen Funktionen geschaffen worden, und gezielt komplexe Eigenschaften oder neue Organismen zu designen, sei noch nicht möglich.
Chancen in der Medizin und die Schattenseite biologischer Risiken
Der medizinische Nutzen dieser Entwicklung liegt vor allem im Bereich der Behandlung hartnäckiger Infektionen. Natürliche Bakteriophagen kommen bereits heute eingesetzt, um bakterielle Infektionen zu behandeln, insbesondere gegen multiresistente Bakterien. Wenn solche Bakteriophagen nun mit KI an das jeweilige Bakterium angepasst werden können, erweitert und beschleunigt das Behandlungsmöglichkeiten.
Doch genau diese technologische Beschleunigung birgt auch Gefahren und weckt ernsthafte Sicherheitsbedenken in der synthetischen Genomik. Eine der zentralen Befürchtungen ist laut Harald König, dass sich durch KI-Modelle Krankheitserreger wie pandemische Viren gezielt verbessern lassen oder sich gar völlig neue Erreger generieren ließen. Als biologische Waffen eingesetzt, könnten sie enormen Schaden anrichten.
