Mit dem KI-Modell „Eden“ erhoffen sich die Wissenschaftler, neue Gentherapien und Medikamente zu erschaffen, die die schlimmsten Krankheiten heilen können, berichtet die Financial Times. Das KI-Modell soll die Therapien aus der Evolution ableiten und dadurch erkennen können, welche Enzyme für die Gentherapie geeignet sind. Beobachter sehen allerdings noch viele offene Fragen, die es zu beantworten gilt.

Schon der Name „Eden“ ist als Anspielung auf den paradiesischen Garten in der Bibel ein Statement: Das internationale Team greift bei seinem KI-Modell auf einen riesigen Datensatz zurück. Zu diesem gehören über zehn Milliarden Gene von mehr als 1,03 Millionen Spezies, wovon die meisten von Mikroben stammen. Die britische Firma Basecamp Research hat den Datenbestand beigetragen. Das Trainingsmaterial habe es bislang so nicht in öffentlichen Datenbanken gegeben. Nvidia tritt über seinen Venture-Capital-Arm NVentures als Investor und Partner auf, ebenso Microsoft.

Therapie soll defekte Gene ergänzen

Doch nicht nur der Umfang des Datenmaterials hat die Forscher offenbar dazu ermutigt, beim Namen des KI-Modells auf die christliche Schöpfungslehre anzuspielen. Auch der Ansatz, wie Menschen mit den Erkenntnissen geholfen werden soll, klingt ambitioniert. Mit KI-designten Enzymen sollen präzise große Gen-Insertionen beim Menschen vorgenommen werden.

Neben der Gen-Addition gibt es auch die Methoden des Umschreibens von DNA (Gen-Editing) und das Stilllegen von problematischen Genen (Gen-Silencing). Das KI-erzeugte Gen kann mit umgebauten, harmlosen Viren in die Zelle transportiert werden. Alternativ können auch Lipid-Nanopartikel wie bei mRNA-Impfstoffen oder direkte Injektionen eingesetzt werden.

An über 10.000 krankheitsrelevanten Stellen im menschlichen Genom seien diese Ergänzungen von Genen bereits vorgenommen worden. Sie ergänzen defekte Gene. In Labortests sei es so bereits gelungen, Krebszellen abzutöten. Gegenüber früheren Methoden sei dieses Einfügen ohne DNA-Schädigung gelungen und für größere DNA-Abschnitte. Dadurch werde unter anderem Veränderungen an falschen Stellen (Off-Target-Effekte) vorgebeugt.

Mittel gegen multiresistente Bakterien?

Die Forschung soll aber zum Beispiel auch dabei helfen, Peptide gegen multiresistente Bakterien zu generieren. Mit dem KI-Modell als einheitliche Grundlage könnte es auch möglich werden, schneller und günstiger als bisher Medizin für seltene Krankheiten zu entwickeln.

Forscher wie Fyodor Urnov von der UC Berkeley geben zu bedenken, dass es nicht mit einem neuen Werkzeug alleine getan ist. Dass die Technologie tatsächlich klinisch angewendet werden kann, hänge auch von Faktoren wie Regulierung, Herstellung und Versicherung ab. Omar Abudayyeh von Harvard Medical School zeigte sich ebenfalls skeptisch: Sicherheit und Effizienz der Methode müssten erst noch nachgewiesen werden.

(mki)

Eine internationale Forschergruppe hat eine bis dato unbekannte Form von superionischem Wasser entdeckt. Der experimentelle Nachweis wurde unter anderem am European XFEL erbracht, wie die Forschungsanlage in Hamburg mitgeteilt hat.

Das Team der Universität in Rostock, des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und des Centre national de la recherche scientifique (CNRS) Ecole Polytechniques in Palaiseau hat mithilfe der Röntgenlaser des European XFEL und der Linac Coherent Light Source (LCLS) am Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) superionisches Wasser erzeugt. Das ist eine exotische, elektrisch hochleitfähige Phase des Wassers, die möglicherweise im Inneren von Eisriesen wie Uranus und Neptun vorkommt. Die Ergebnisse hat das Team in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Superionisches Wasser entsteht nur unter extremen Temperaturen und Drücken. In diesem Zustand bewegen sich Wasserstoffionen durch ein festes Gitter aus Sauerstoffarmen. Das Wasser ist in diesem Zustand besonders gut elektrisch leitfähig.

Röntgenlaser beschießen Wasser

Die Forscher versetzen Wasserproben am XFEL und der LCLS in diesen Zustand. Dazu wurde das Wasser mit Drücken von mehr als 1,5 Millionen Atmosphären komprimiert und auf tausend Grad Celsius aufgeheizt. Dank der ultrakurzen Röntgenblitze konnten sie die atomare Struktur innerhalb von Billionstel Sekunden aufzeichnen.

So konnten die Forscher die Struktur des superionischen Wassers entschlüsseln. Dabei ordnen sich die Sauerstoffatome sowohl kubisch flächenzentriert als auch als dicht gepackte Stapel in sechseckigen Mustern an. Da beide Formen zusammen auftreten, bilden die Sauerstoffatome eine hybride, fehlstrukturierte Abfolge. Dieses Muster kann nach Angaben der Forscher mithilfe von Hochleistungsröntgenlasern wie dem XFEL sichtbar gemacht werden.

Es wird vermutet, dass superionisches Wasser im Innern von Eisriesen wie Uranus und Neptun in unserem Sonnensystem vorkommt. Durch seine hohe Leitfähigkeit könnten ihre ungewöhnlichen Magnetfelder entstanden sein. Wegen der großen Menge an Wasser im Inneren von Uranus und Neptun könnte superionisches Wasser damit die häufigste Form von Wasser in unserem Sonnensystem sein.

Bemerkenswerte Eigenschaften des Wassers

Die Ergebnisse zeigten, dass superionisches Wasser eine strukturelle Vielfalt aufweisen könne, die der von festem Eis ähnele, teilten die Forscher mit. Eis bildet je nach Druck und Temperatur sehr viele unterschiedliche Kristallstrukturen aus. Wasser offenbare „unter extremen Bedingungen immer wieder neue und bemerkenswerte Eigenschaften“.

Der XFEL ist derzeit einer der leistungsfähigsten Röntgenlaser der Welt. Er ist zugleich gigantisches Mikroskop und gigantische Kamera und ermöglicht es, zeitlich und räumlich hochaufgelöste Beobachtungen durchzuführen, etwa chemische Reaktionen in Echtzeit abzubilden oder die Zustände im Inneren von Planeten oder Sternen zu simulieren.

Seit Anfang Dezember wird die Anlage nach einer sechsmonatigen Wartungsphase wieder auf Betriebstemperatur heruntergekühlt. Wir waren vorher noch einmal dort.

(wpl)

Die Redaktion der c’t Fotografie gratuliert den Gewinnern des c’t Fotografie-Fotowettbewerbs. Unter dem Motto „Die Farbe Blau“ haben registrierte Nutzer der heise-Fotogalerie ihre Interpretationen des Themas eingereicht und einander bewertet.

Leberblümchen im Bokeh-Rausch

Den ersten Platz und damit ein 2-Jahres-Abo der c’t Fotografie sicherte sich Nutzer Finn (3) mit seinem Bild Blaues Blütenmeer. Die Aufnahme zeigt eine Hepatica nobilis – ein Leberblümchen – vor einem verschwommenen, harmonischen Hintergrund in einem faszinierenden Spiel aus Licht und Schatten.

Architektur und Experiment auf den Podiumsplätzen

Platz zwei geht an Karsten Gieselmann für sein Werk Treppenhaus Blues. Die architektonische Aufnahme weckte bei manchen Betrachtern Assoziationen an ein Auge – ein Beweis für die vielschichtige Wirkung des Motivs.

Den dritten Platz holte sich rrh_007 mit Experiment – einer kreativen Umsetzung eines klassischen Schulversuchs. Das Bild zeigt eine ursprünglich weiße Tulpe, die durch das Aufsaugen von blauem Wasser ihre Farbe verändert hat und so Wassertransport in Pflanzen sichtbar macht.

Vielfalt auf den weiteren Plätzen

Die Plätze vier bis zehn zeigen die thematische Bandbreite der Einsendungen: von detailreichen Quallen über Eisformationen bis zu Meereslandschaften mit Treibholz. Auch Aufnahmen, bei denen Menschen auf individuelle Weise mit blauem Licht interagieren, haben die Community überzeugt.

Die Gewinner der Plätze zwei und drei erhalten jeweils einen Bildband. Alle zehn bestplatzierten Bilder werden in der Ausgabe 02/26 der c’t Fotografie vorgestellt. Die vollständige Übersicht aller eingereichten Werke finden Sie in der Bilderstrecke:

Bild 1 von 10

Platz 10: Blaupause von Hora42

(cbr)