Wissenschaftler von Google DeepMind haben ein künstliche Intelligenz (KI)-Programm namens AlphaMissense entwickelt, das vorhersagen kann, ob genetische Mutationen harmlos oder wahrscheinlich krankheitsverursachend sind. Ziel dieses Programms ist es, die Forschung zu beschleunigen und die Diagnose seltener Erkrankungen zu verbessern. Missense-Mutationen, bei denen ein einzelner Buchstabe im DNA-Code falsch geschrieben ist, können die Funktion von Proteinen beeinträchtigen und zu Krankheiten wie zystischer Fibrose, Sichelzellanämie, Krebs und Entwicklungsstörungen des Gehirns führen.
Mit Hilfe von AlphaMissense haben die Forscher 71 Millionen einzelne Buchstabenmutationen untersucht, die die menschlichen Proteine beeinflussen könnten. Mit einer Präzision von 90% sagte das Programm voraus, dass 57% der Missense-Mutationen wahrscheinlich harmlos waren, 32% wahrscheinlich schädlich und der Rest unklar in ihrer Auswirkung. Basierend auf diesen Erkenntnissen haben die Wissenschaftler die Vorhersagen in einem kostenlosen Online-Katalog zur Verfügung gestellt, um Genetikern und Kliniker bei der Untersuchung von Mutationen und der Diagnose von Patienten mit seltenen Erkrankungen zu unterstützen.
Derzeit haben Ärzte Computerprogramme, die versuchen, krankheitsverursachende Mutationen vorherzusagen, jedoch mit begrenzter Genauigkeit, die nur unterstützende Beweise für Diagnosen liefern. AlphaMissense übertrifft bestehende „Variante-Effekt-Vorhersage“-Programme und kann Experten dabei unterstützen, krankheitsverursachende Mutationen effizienter zu identifizieren. Darüber hinaus hat das KI-Programm das Potenzial, bisher unbekannte Mutationen, die mit bestimmten Störungen zusammenhängen, zu identifizieren und Ärzte zu verbesserten Behandlungsmöglichkeiten zu führen.
AlphaMissense ist eine Weiterentwicklung des AlphaFold-Programms von DeepMind, das die dreidimensionale Struktur menschlicher Proteine vorhersagt. Das KI-Programm wurde anhand von DNA-Daten von Menschen und eng verwandten Primaten trainiert, um festzustellen, ob Missense-Mutationen häufig und wahrscheinlich harmlos oder selten und potenziell schädlich sind. Es hat sich auch mit der Proteinsprache vertraut gemacht, indem es Millionen von Proteinsequenzen studiert hat und weiß, wie ein gesundes Protein aussieht.
Obwohl die Vorhersagen von AlphaMissense von anderen Wissenschaftlern bestätigt werden müssen, zeigt das Programm vielversprechende Ergebnisse bei der Unterscheidung zwischen krankheitsverursachenden und nicht krankheitsverursachenden DNA-Veränderungen. Es wurden jedoch Bedenken hinsichtlich der Komplexität des Modells und dem Bedarf an einem klaren Verständnis von der Funktionsweise der KI in einem klinischen Umfeld geäußert.
Zusammenfassend stellt AlphaMissense eine bedeutende Entwicklung bei der Verwendung von KI zur Vorhersage der Auswirkungen von genetischen Mutationen dar. Wenn sich dies bestätigt, könnte dieses Programm eine entscheidende Rolle bei der Krankheitsdiagnose spielen und eine schnellere und genauere Identifizierung von krankheitsverursachenden Mutationen ermöglichen.
