01.02.2023

Gute KI, böse KI: Künstliche Intelligenz entwickelt Medikamente und chemische Waffen

Sogar im Gesundheitsbereich akzeleriert die künstliche Intelligenz die Erstellung von Diagnosen oder Entwicklung von Medikamenten. Doch KI ist nicht immer vorteilhaft.
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(c) Phonlamai Photo's

Das Thema künstliche Intelligenz (KI) ist seit Monaten in aller Munde. Falls nun jemand befürchtet, dass auch dieser Artikel sich mit dem altbekannten Chatbot “ChatGPT” befasst, hat kein Grund zur Sorge, denn KI kann noch viel mehr. Sie kann beispielsweise Medikamente für unheilbare Krankheiten entwickeln, ärztliche Diagnosen erstellen und auch giftige Moleküle gestalten, die als Basis für chemische Waffen verwendet werden könnten. Dem Einsatz von KI sind also – fast – keine Grenzen gesetzt, das bestätigen auch die Lösungen von Salesforce (ProGen) und von Google und DeepMind (MedPaLM). Wie Wissenschaftler:innen aber bekräftigen, erhöht sich mit der steigenden Einsatzfähigkeit dieser Technologien auch das Missbrauchsrisiko. In diesem Fall für die potenzielle Herstellung von chemischen Waffen.

Künstlich erstellte Proteine helfen mit Umweltschutz

Doch bevor wir über Szenarien denken, wo ausgeklügelte Roboter die Erdbevölkerung mit eigens entwickelten Kampfgasen zerstören, gibt es auch durchaus freundlichere generative KI-Modelle, die Menschen mit chronischen Krankheiten wie rheumatoide Arthritis und Multiple Sklerose dabei helfen, Behandlungsmöglichkeiten zu finden. In diesem Bereich ist auch das KI-Sprachmodell ProGen von Salesforce tätig. ProGen wurde erstmals im Jahr 2020 vorgestellt und mit rund 280 Millionen Muster aus einem der größten Proteindatenbanken trainiert. Ziel ist es, künstliche Proteine sowohl für den Einsatz in der Pharmazie als auch für den Umweltschutz zu kreieren. Letzteres gelingt über die Bekämpfung von Bakterien und den Abbau von Kunststoffen mit dem Einsatz von KI-generierten Molekülen.

Der Unterschied zwischen natürlichen und künstlichen Proteinen wurde in einem Labor der University of California, San Francisco, festegestellt. Hierfür haben Wissenschaftler:innen die antibakterielle Wirkung beider Proteine getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass 73 Prozent der künstlich erzeugten Proteine von ProGen wirksam waren, verglichen mit 59 Prozent der natürlichen Proteine. Das bedeutet, dass ProGen Forscher:innen dazu befähigt, vor allem maßgeschneiderte Proteine mit gewünschten Eigenschaften zu entwickeln, die hohen Temperaturen standhalten oder sich sogar an andere Moleküle binden.

Google und DeepMind entwickeln medizinischen Chatbot

Der ChatGPT-Fokus der letzten Wochen hat eine wichtige Entwicklung in der KI-Branche überblendet. Google und DeepMind haben kürzlich einen medizinischen Chatbot namens Med-PalM entwickelt, der auf Fragen von Betroffenen medizinische Auskünfte gibt. Diese basieren auf einem Large Language Model (LLM) sowie auf einem großen und komplexen Datensatz aus der Medizinforschung. Die KI kann dadurch logische Zusammenschlüsse aus Daten ziehen und User:innen mit Antworten auf Mediziner:innen-Niveau geben. Basierend auf professionellen medizinischen Prüfungen, Forschung und Verbraucheranfragen zu medizinischen Themen könnte Med-PalM bald auch für klinische Anwendungen infrage kommen.

Künstliche Intelligenz als Bösewicht?

So vielfältig und hilfreich die künstliche Intelligenz für die Menschen auch ist, umso gefährlicher kann sie auch sein. Wie auch das Fachmedium Forschung und Wissen berichtet, hat eine Gruppe von Wissenschaftler:innen des Unternehmens Collaborations Pharmaceuticeals und aus dem Labor Spiez aus der Schweiz Dank ihres Molekülgenerators MegaSyn herausgefunden, dass die KI nicht nur für die Herstellung von Medikamenten, sondern auch für die Entwicklung von chemischen Waffen eingesetzt werden könnte. Die Forscher:innen haben den Molekülgenerator so modifiziert, sodass er möglichst giftige Stoffe statt ungiftige findet, mit Fokus auf ähnlichen Verbindungen wie dem gefährlichen Nervengift VX.

Innerhalb von nur sechs Stunden wurden über 40.000 Moleküle entdeckt, darunter auch Nervengifte wie VX, aber auch jene, die von der KI neu entwickelt wurden. Obwohl noch nicht bestätigt wurde, wie toxisch die neuen Moleküle sind, gehen Wissenschaftler:innen davon aus, dass es sich um einen hohen giftigen Anteil handelt. Laut Aussagen der Forscher:innen könnten die Ergebnisse der KI für die Entwicklung von Chemiewaffen genutzt werden. Deshalb sei es wichtig, die Wissenschaft über das große Missbrauchsrisiko dieser Technologien zu informieren. Aber auch Präventionsmaßnahmen seien hierfür notwendig.

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Wholomics: Rieder Startup entwickelt neue Methode zur Krebsfrüherkennung

Wholomics hat sich zum Ziel gesetzt, diverse Krebsarten bereits im Stadium eins zu erkennen. Eine Validierungsstudie gibt Hoffnung, aktuell befindet sich das Startup in der zweiten Finanzierungsrunde.
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(v.l.) Wholomics-Geschäftsführer Patrick Strasser und Maximilian Schneider | © Wholomics GmbH

Es ist wohl eine der schockierendsten Nachrichten, die man erhalten kann: Diagnose Krebs. Dabei werden verschiedenste Krebsarten oftmals erst in späten Stadien erkannt, was die Überlebenschance stark verringert. Das soll sich bald ändern. Die beiden Wholomics-Gründer Patrick Strasser und Maximilian Schneider entwickelten einen Test, der mit hoher Genauigkeit verschiedene Krebserkrankungen bereits im Stadium eins feststellen können soll.

“Heutzutage zählt es als Durchbruch, wenn ein Medikament für Krebspatienten im Stadium vier eine sechs Monate längere Überlebensdauer erzielt. Allerdings hätte man einen viel größeren Impact, wenn man Krebs einfach früher erkennen könnte”, erklärt Wholomics-CEO Strasser im brutkasten-Interview. Denn bei den meisten Krebsarten, die man bereits im Stadium eins erkennt, hätten die Patienten eine “5-Jahres-Überlebensrate von über 90 %”. Im Stadium drei bzw. vier falle die Überlebenschance rapide ab. 

Daher entwickelten Strasser und Wholomics-CTO Schneider einen Test, der darauf ausgelegt ist, mehrere Krebsarten bereits in frühen Stadien aus einer einzigen Blutprobe zu erkennen. Der Test analysiert diverse Veränderungen im Blutserum, also der Flüssigkeit im Blut, die mit einer frühen Tumorentwicklung in Zusammenhang stehen können. Die Ergebnisse einer Validierungsstudie sind vielversprechend, denn der Wholomics-Test erkannte eigenen Angaben zufolge 38 von 40 Krebserkrankungen im Stadium eins, darunter Darm-, Magen- und gynäkologische Tumore. Die Intellectual Property der Methode liegt bei Wholomics. Eine erste Version des Tests, der Wholomics Multi-Cancer Check, ist bereits über eine Partnerfirma, Novogenia, erhältlich. Strasser und Schneider möchten sich aber darauf konzentrieren, den Test in der breiten Bevölkerungsmasse einsetzen zu können.

Vom Forscher zum Unternehmer

Die beiden Wholomics-Gründer kennen einander seit ihrem Studium an der TU München und fassten gerade wissenschaftliche Publikationen zusammen, als ihnen die Idee für einen neuen Test zur Krebsfrüherkennung kam. Die Umstellung vom Forscher zum Unternehmer beschreibt der Biochemiker Strasser als “leicht”. Dennoch stellt ihn das Unternehmertum vor einige Herausforderungen. “Als Startup-Founder lernt man im Endeffekt nie aus. Das heißt, jeden Tag, jede Woche gibt es neue Dinge, die man sich selbst beibringen oder die man lernen muss“, erklärt Strasser und ergänzt: “Ein Founder hat mir mal gesagt, die wissenschaftliche Grundlage ist sozusagen das A und O deines Unternehmens. Aber 80 Prozent werden dann im Endeffekt auf der Business-Seite durchgesetzt.”

Wholomics wurde bisher mit dem aws First Incubator und der Forschungsprämie unterstützt. Aktuell befindet sich das Unternehmen in der zweiten Finanzierungsrunde und ist noch auf der Suche nach Investoren. Strasser und Schneider wollen die Runde im letzten Quartal dieses Jahres schließen. “Wir suchen nicht nur nach Geldgebern, sondern eben auch nach strategischen Partnern, die z. B. im Bereich Diagnostik Erfahrung haben”, sagt Strasser. Mit der Entwicklung ihres Startups zeigt sich der Biochemiker zufrieden, auch wenn der Standort Österreich seine Schwierigkeiten mit sich bringe. Die Regulierungen in der EU erschweren laut dem Krebsforscher jedem Diagnostik-Startup den Start.      

Das Ziel sind 2027 die USA, aber ohne FDA-Approval

Zudem brauche es in der EU hohe Investments, um ein medizinisches Produkt auf den Markt zu bringen. “Da muss man dann abwägen, wie die tatsächliche Marktzugangslage ist. Und die ist in Österreich oder im DACH-Raum generell etwas schwieriger”, erklärt Strasser, der mit Schneider den Großteil von Wholomics besitzt. Der Blick der beiden Österreicher richtet sich daher über den großen Teich. Sie arbeiten aktuell in den USA an der Eröffnung eines sogenannten CLIA-Labors. Dadurch soll der Test zur Krebsfrüherkennung als “Lab Developed Test” in den Vereinigten Staaten 2027 auf den Markt gebracht werden können. Er werde somit firmenintern validiert und könne anschließend an Privatpersonen weiterverkauft werden. Ein FDA-Approval sei dann nicht mehr nötig.

Wholomics als die nächste Generation der Krebsfrüherkennungstests

“Im Endeffekt wollen wir quasi die nächste Generation von Multi-Cancer Early Detection Tests auf den Markt bringen. Der größte Unterschied zwischen uns und anderen Anbietern ist, dass wir einfach sehr hohe Frühstadien-Erkennungsraten haben”, sagt Strasser. Langfristig will sich Wholomics am Markt als “First Line Diagnostic” platzieren, also als eine erste Reihe an Untersuchungen, die bei Krebsverdacht durchgeführt werden. Diese Tests sollen dann von Versicherern rückerstattet werden. Als potentielle Kunden beschreibt Strasser in den USA zu Beginn unter anderem Ärzte, später auch Krankenkassen, wobei man den Test immer unter ärztlicher Begleitung durchführen muss.

In Zukunft kann es mehrere unterschiedliche Use-Cases für Wholomics geben, wie z. B. einen Stratifizierungstest. Durch diese Tests werden Personen in klare Gruppen eingeteilt. Dadurch kann in der Medizin einer Person die passende Behandlung verschrieben werden. “Im Endeffekt laufen alle diese Use-Cases darauf hinaus, dass eine Blutprobe analysiert wird und wir das molekulare Profil nach Krebs-Signaturen untersuchen”, sagt Strasser.

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