Revolutionierung der Viruserkennung: Die Macht von KI und CRISPR

In Zeiten der COVID-19-Pandemie haben Forschende unermüdlich an der Entwicklung innovativer und präziser Tests zum Nachweis von Viren gearbeitet. Eine bahnbrechende Technologie ist die Kombination aus künstlicher Intelligenz (KI) und CRISPR, die die Viruserkennung revolutioniert hat.

In diesem Interview erläutert der führende Wissenschaftler Prof. Piyush Jain seine Erkenntnisse über KI und CRISPR und geht der Frage nach, wie diese Technologien die Landschaft der diagnostischen Tests verändern.

Prof. Jain, was ist das Besondere an dem Testverfahren, das Sie entwickelt haben?

Prof. Piyush Jain: Stellen Sie sich einen Test vor, der nicht nur das Auftreten von Viren wie Hepatitis C oder COVID-19 genau erkennen kann, sondern auch innerhalb von Minuten ein Testergebnis liefert. Genau das bietet der KI- und CRISPR-basierte Test. Durch die Nutzung der KI haben wir eine Plattform entwickelt, die den Nachweis jedes Pathogens und jeder genomischen Sequenzvariation ermöglicht. Diese Technologie kann auf Viren, Bakterien, genetische Krankheiten und sogar Krebs angewendet werden. Mit der hohen Genauigkeit und Geschwindigkeit hat dieser Test das Potenzial, den Bereich der diagnostischen Tests zu revolutionieren.

Wie genau funktioniert der Test?

Jain: Um die Bedeutung des KI- und CRISPR-basierten Tests zu verstehen, muss man die zugrunde liegende Wissenschaft begreifen. Der Test kombiniert zwei grundlegende Komponenten: Protein-Engineering und einen einfachen Test auf Nukleinsäure. Beim Protein-Engineering wird die Struktur von Proteinen verändert, um ihre Stabilität und Funktion bei hohen Temperaturen zu verbessern. Mithilfe von KI-basierten Werkzeugen können wir vorhersagen, an welchen Stellen die Proteinstruktur verändert werden muss, um die Hitzeresistenz zu verbessern. Diese Innovation ermöglicht die Entwicklung von Proteinen, die Temperaturen von bis zu 65 Grad Celsius standhalten und sich mit anderen Diagnosetechnologien kombinieren lassen, die bei der gleichen Temperatur arbeiten, wodurch sie sich ideal für einfache und genaue diagnostische Tests eignen.

Inwiefern hilft künstliche Intelligenz bei diesem Prozess?

Jain: Die Integration der CRISPR-Technologie mit künstlicher Intelligenz ist ein Wendepunkt im Bereich der Virenerkennung. CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ist ein revolutionäres Instrument zur Genbearbeitung, das von Bakterien abgeleitet wurde. Es ermöglicht Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, bestimmte DNA-Sequenzen gezielt zu verändern. Durch die Einbeziehung von KI können wir die Proteinfaltung vorhersagen und feststellen, wo Änderungen vorgenommen werden müssen, um die Thermostabilität zu verbessern. Diese Kombination ermöglicht es uns, Proteine zu entwickeln, die auch bei hohen Temperaturen aktiv bleiben und so einen präzisen Virusnachweis ermöglichen.

Was ist Ihr Ziel? Was wollen Sie erreichen?

Jain: Das ultimative Ziel des KI- und CRISPR-basierten Tests ist es, den Virusnachweis für Privatpersonen zu Hause zugänglich zu machen. Die Technologie ist zwar bereits für Labortests zugelassen, aber die Herausforderung besteht darin, kostengünstige Geräte zu entwickeln, die zu Hause verwendet werden können. Unternehmen arbeiten daran, tragbare und erschwingliche Geräte zu entwickeln, mit denen der Test effizient durchgeführt werden kann. Sobald diese Geräte verfügbar sind, werden die Menschen in der Lage sein, zu Hause einen schnellen und genauen Virusnachweis durchzuführen und so die Kontrolle über ihre Gesundheit übernehmen können.

Wie wird sich diese Technologie in Zukunft entwickeln?

Jain: Obwohl ein genauer Zeitplan für die Verfügbarkeit des KI- und CRISPR-basierten Tests für den Heimgebrauch ungewiss ist, macht die Technologie bereits Fortschritte im Bereich der diagnostischen Tests. Während die Unternehmen auf die FDA-Zulassung und die Entwicklung erschwinglicher Geräte hinarbeiten, kann das Potenzial dieser Technologie, die Viruserkennung zu verändern, gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Mit KI und CRISPR als Wegbereiter verspricht die Zukunft der Viruserkennung effizientere, präzisere und leichter zugängliche Testmethoden. Da es sich um eine Plattformtechnologie handelt, kann sie problemlos zum Nachweis jeglicher DNA und RNA oder deren Veränderungen eingesetzt werden. Dies wird zahlreiche biomedizinische Anwendungen eröffnen, die von der Diagnose von Krankheiten bei Menschen, Tieren und Pflanzen bis zur Überwachung von Krankheitserregern und Schadstoffen in der Umwelt reichen.