Proteine falten: Google DeepMind mit AlphaFold

Die Struktur der Proteine vorhersagen: Das ist die Aufgabe von AlphaFold, dem KI-Algorithmus, der von der Google-Tochter DeepMind neuerdings verwendet wird. Damit soll das Herstellen von Medikamenten revolutioniert werden. Es könnten damit Medikamente entwickelt werden, die bisher nicht möglich waren. Eine spannende Sache, wie ich finde.

Ist mit DeepMind nun alles gut?

Ich hatte mich ja schon mal vor längere Zeit über DeepMind ausgelassen. Man könnte das Alles ziemlich schnell verteufeln. Aber es ist nun einmal so, dass Künstliche Intelligenz nützlich ist, wenn sie sinnvoll eingesetzt wird. Ich plädiere ja dafür, dass hier enge Rahmen gebaut werden. Denkbar ist, dass das bei DeepMind ganz gut gelingt.

Google DeepMind forscht nun also in Richtung Proteine. Da DeepMind flexibler als andere KI-Lösungen ist, weil es kein vordefiniertes Ziel gibt, kann die Lösung auch weiterführend eingesetzt werden. So eben auch in der Forschung. Und deshalb die Proteine. Was deren Faltung betrifft, hat der DeepMind-Algorithmus sogar einen Wettbewerb gewonnen.

Was sind denn eigentlich Proteine?

Proteine sind biologische Makromoleküle, die aus Aminosäuren aufgebaut sind. Sie befinden sich in jeder Zelle und bilden ca. 50% des Trockengewichts der Zelle. Sie dienen dem Schutz, der Bewegung, dem Stoffumsatz und der Reserve. Um den Bedarf zu decken, muss der Mensch auch Proteine aufnehmen, unter anderem durch Eier, Fisch, Fleisch, Hülsenfrüchte, Milchprodukte oder Nüsse.

Der Mensch braucht als Erwachsener etwa 0,8 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht in Form von Proteinen. Säuglinge etwa 2,5 Gramm, Schwangere, Kleinkinder und Senioren etwa 1,0 Gramm. Fehlen Proteine, kann es zu apathischem Verhalten, Lebervergrößerung, Wachstumsverzögerung, verminderte Haarpigmentierung und dergleichen kommen.

Künstliche Intelligenz gegen unheilbare Krankheiten?

Nun wissen wir also grob, was Proteine sind und dass DeepMind über AlphaFold diese falten kann. Aber wozu? Werden Proteine gefaltet, werden Eiweismoleküle – also die Aminosäuren – in eine dreidimensionale Form gebracht. Nur so können sie funktionieren. DeepMind kann wohl diese Faltung unterstützen und dabei helfen zu untersuchen, woran dies scheitert.

Das Ganze soll am Ende dabei helfen, neue Medikamente zu entwickeln. Und wenn man weiß, wieso es manchmal nicht zur Faltung der Proteine kommt, kann man Medikamente entwickeln, um bisher möglicherweise unheilbare Krankheiten zu behandeln. Bei seiner Arbeit kommt der Algorithmus AlphaFold sogar ohne vorher bekannte Protein-Modelle aus. Und das ist dann schon erstaunlich.

AlphaFold und Botox

Botulinum-Neurotoxin – kurz: Botox – ist ein Sammelbegriff. Der Handelsname ist Botox. Es handelt sich hierbei um eine Gruppe neurotoxischer Proteine. Ich stelle mir gerade vor, wie das dann künftig mit dem Spritzen von Botox ablaufen würde. Eigentlich muss das doch dann gar nicht mehr passieren, wenn DeepMind mit AlphaFold fertig ist.

Denn mit Botox sind die Toxine von Bakterien gemeint. Diese Mittel fördern gar Muskelschwäche. Also das, was man mit Proteinen bekämpfen will, wird mit ein paar Spritzen beim Schönheitschirurgen gefördert. Wenn denn unbedingt Botox verwendet werden muss, kann man doch vielleicht mit AlphaFold herausfinden, wie man es einsetzt, ohne den Körper zu schädigen.

Botox hat ja auch seine guten Seiten. Angewendet wird es bei der Zerebralparese („Spastiker“), beim Schielen, Migräne, übermäßiger Schweißproduktion usw. Und vielleicht kann hier AlphaFold helfen, eine Alternative zu Botox zu finden. Vielleicht können körpereigene Proteine richtig gefaltet werden. Und dann kann man auf Botox verzichten.

Ein langer Weg

Ja, es wird noch Ewigkeiten dauern, bis die Forschung so weit ist, auch unheilbare Krankheiten zu heilen. Es muss nicht alles schlecht sein, was Künstliche Intelligenz so tut. Und wenn man besser Proteine erforschen kann, nützt das am Ende allen Menschen. Insofern fand ich das schon sehr interessant.

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