KI beschleunigt Suche nach Heilmittel

Als jemand, der ihr nahe steht, an Parkinson erkrankte, machte sich Katharina Volz an die Arbeit. Mit KI (Künstlicher Intelligenz) erstellt sie eine 3D-Datenbank, die neue Therapien für die hartnäckigsten Krankheiten aufzeigen könnte.

Foto: Dan Burn-Forti

Katharina Volz ist auf einer Mission, um eines der hartnäckigsten Probleme der Medizin zu lösen: ein Heilmittel für die Parkinson-Krankheit. Aber anders als die vielen Forscher vor ihr, die versucht haben – und gescheitert sind – eine Behandlung für die komplexe neurodegenerative Erkrankung zu finden, geht Volz einen neuen Weg: Sie erstellt eine Karte.

„Ein Teil des Problems ist, dass Parkinson wirklich schlecht verstanden wird, und es ist eine wirklich komplexe Krankheit, so dass es schwierig ist, ein vollständiges Bild davon zu bekommen, was tatsächlich passiert“, sagt Volz, Gründerin und CEO des medizinischen Start-ups OccamzRazor. Sie hofft, dass ihr Start-up durch den Einsatz künstlicher Intelligenz, die alles abbildet, was wir über Parkinson wissen, in der Lage sein wird, die Wissenslücken zu schließen und potenzielle Heilmethoden zu finden.

2015 hatte Volz gerade ihre Promotion in Stammzellbiologie in Stanford abgeschlossen, als sie einen Anruf mit der Nachricht erhielt, dass bei einem ihr nahestehenden Menschen die Krankheit diagnostiziert worden war. „Das hat meine Welt irgendwie auf den Kopf gestellt“, sagt sie. „Ich war völlig am Boden zerstört, ich blieb zwei Tage lang zu Hause und weinte.“ Und dann machte sie sich an die Arbeit. „Ich nahm mir vor, ein Heilmittel für die Parkinson-Krankheit zu finden.“

Doch bevor Volz mit der Suche nach einem Heilmittel begann, musste sie erst einmal herausfinden, was wir bereits über die Krankheit wissen. Sie wollte ein System bauen, das zig Millionen Datensätze – wissenschaftliche Arbeiten, Daten aus klinischen Studien, Patente, Patientenakten und Genomikdaten – zusammenführt und diese Informationen automatisch auswertet, um neue Erkenntnisse über Parkinson zu gewinnen.

„Wir wussten, dass wir ein System zur Verarbeitung natürlicher Sprache entwickeln mussten, um die Informationen aus dem Format herauszuholen, in dem sie vorliegen“, sagt Volz. Zu diesem Zweck wandte sie sich an das KI-Labor in Stanford, das dem Startup half, ein künstlich intelligentes System zu entwickeln, das Sätze aus der medizinischen Fachliteratur aufnimmt, verschiedene Gene, Proteine und Stoffwechselprodukte korrekt kennzeichnet und die Beziehung zwischen diesen gekennzeichneten Substanzen identifiziert.

Das System von OccamzRazor kombiniert dann all diese Daten zu einem 3D-Graphen, den Volz das Parkinsome nennt – eine vollständige Karte von allem, was wir derzeit über Parkinson wissen. Das Parkinsome kartiert nicht nur die genetischen Komponenten von Parkinson, sondern auch alle bekannten Proteine, Zelltypen und Stoffwechselprodukte, die bei der Krankheit eine Rolle spielen, sowie die Medikamente, von denen bekannt ist, dass sie mit ihnen interagieren.

Die erste Herausforderung, auf die das Parkinsome angewandt wird, besteht darin, herauszufinden, ob es Medikamente gibt, die für andere Erkrankungen eingesetzt werden und für Parkinson wiederverwendet werden könnten. Sobald mögliche Behandlungen identifiziert sind, plant Volz, Partnerschaften mit Pharmaunternehmen einzugehen, um die Medikamentenkandidaten durch den kostspieligen Prozess der klinischen Erprobung und zur Marktreife zu bringen. „Ich möchte nicht noch einmal zehn, 20 oder 30 Jahre warten, bis es soweit ist“, sagt Volz. „Ich will so schnell wie möglich wirksame Medikamente für Parkinson-Patienten auf den Markt bringen.“

Aber es geht nicht darum, künstliche Intelligenz auf die Daten zu werfen. Oft ist die wissenschaftliche Literatur zu einer Krankheit widersprüchlich, manchmal sogar falsch. Volz sagt, dass ihr System widersprüchliche Ergebnisse identifizieren und aus dem Parkinsome entfernen kann, aber es gibt auch Dinge über Parkinson, die wir noch nicht wissen, und keine noch so große Suche wird Informationen zutage fördern, die nicht von Anfang an vorhanden sind. „Es gibt eindeutig Wissenslücken, ganz klar“, gibt Volz zu. „Manchmal müssen wir [ein] Experiment durchführen, um die Lücke zu füllen.“

Das Unternehmen – das den Google AI-Chef Jeff Dean als Investor zählt und vom Nobelpreisträger und Zellbiologen Randy Schekman beraten wird – wird seine Plattform nicht direkt mit Forschern teilen, aber es arbeitet mit der Michael J Fox Foundation zusammen, um neue Bereiche zu identifizieren, die zu fruchtbarer Forschung führen könnten.

Für Volz ist der Parkinsome erst der Anfang. Die OccamzRazor-Datenbank enthält bereits Informationen zu einer Vielzahl von Erkrankungen, die ihrer Meinung nach von einem ähnlichen KI-gesteuerten Ansatz profitieren könnten. „Wir schauen uns eine Krankheit nach der anderen an, sprechen das gesamte Wissen an, das es gibt, und verbinden es miteinander.“

Autor:

Matt Reynolds
Wednesday 9 October 2019

Quelle: https://www.wired.co.uk/article/parkinsons-cure-occamzrazor

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