15. Oktober 2021 — Maschinelles Lernen hat im Vierteljahrhundert einen langen Weg zurückgelegt, seit ein Computer mit dem Spitznamen Deep Blue die Welt schockierte, indem er den Schachmeister Garry Kasparov besiegte. Heute, da unsere Smartphones über weit mehr Rechenleistung verfügen als Deep Blue, haben Wissenschaftler noch größere Gegner im Visier, darunter potenziell tödliche Krankheiten wie Krebs, Herzkrankheiten und COVID-19.
Wenn Supercomputer nach neuen Medikamentencocktails suchen, um diese Erkrankungen zu behandeln, können Wissenschaftler die Maschinen mit Datenbergen aus jahrzehntelangen Studien füttern, um die Analyse zu unterstützen. Aber das Coronavirus ist noch zu neu und mutiert zu schnell, als dass Wissenschaftler sich diesen üblichen Strategien zuwenden könnten.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology haben einen neuen Weg gefunden, den Mangel an Daten über das neue Virus zu beheben. Sie trainieren Computer, um Algorithmen auszuführen, die den Signalnetzwerken im menschlichen Gehirn nachempfunden sind. Wie das Gehirn können diese neuronalen Netze „lernen“ und sich an sich schnell ändernde Informationen anpassen, um im Handumdrehen neue Verbindungen herzustellen.
Um Medikamentenkombinationen zu identifizieren, die gegen COVID-19 wirken könnten, bitten die Ermittler ihr neuronales Computernetzwerk, zwei Dinge gleichzeitig zu bewerten.
Eine davon besteht darin, nach Medikamentenpaaren zu suchen, die zusammen stärkere antivirale Mittel darstellen als jedes Medikament allein. Dieses Konzept, dass zwei Medikamente gemeinsam wirksamer sind, wird als „Arzneimittelsynergie“ bezeichnet.
Der Computer sucht auch nach Teilen einer Krankheit, auf die die Medikamente abzielen, wie zum Beispiel Proteine oder genetische Mutationen, die mit einer Erkrankung in Verbindung stehen. Die Idee hinter diesen beiden Ansätzen ist, dass die Maschinen „lernen“ können, welche Medikamentencocktails möglicherweise die größte antivirale Wirkung haben.
In ihrer Studie,veröffentlicht in den Proceedings of the National Academy of Sciences, enthüllen die MIT-Wissenschaftler zwei potenzielle Wirkstoffcocktails, die sie mit diesem Ansatz gefunden haben. Eines kombiniert Remdesivir, das von der FDA bereits zur Behandlung von COVID-19 zugelassen wurde, und Reserpin, ein Medikament gegen Bluthochdruck. Die andere Kombination ist Remdesivir und ein experimentelles Medikament namens IQ-1S, eines aus einer Familie von Arzneimitteln zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen wie rheumatoider Arthritis.
Diese Medikamentencocktails haben sich in Studien am Menschen noch nicht als wirksam gegen COVID-19 erwiesen. Aber die Studienergebnisse können Medikamentenentwicklern helfen, herauszufinden, welche Kombinationen bei der Suche nach neuen Behandlungen am sinnvollsten zu testen sind.