Neue KI soll Pandemien vorhersagen können

Blick in die Zukunft der Viren

“Wir wollten wissen, ob wir die Variation von Viren vorhersehen und neue Varianten vorhersagen können – denn wenn wir das können, wird das für die Entwicklung von Impfstoffen und Therapien äußerst wichtig sein”, erklärt die leitende Autorin Debora Marks, Professorin für Systembiologie an der Harvard Medical School. Tatsächlich kann das im Jahr 2021 entwickelte System nicht nur die nächsten Veränderungen in Bezug auf Covid-Varianten und -Mutationen voraussagen, sondern auch Veränderungen bei anderen Viren, wie beispielsweise Influenza und HIV.

Wie funktioniert das Tool?

Das Tool setzt sich aus zwei Komponenten zusammen: zum einen aus detaillierten biologischen und strukturellen Informationen über das Virus und zum anderen aus einem Modell evolutionärer Sequenzen, das Veränderungen vorhersagt, die bei einem Virus auftreten können. Die Kombination dieser Elemente ermöglicht dem KI-System “überraschend genaue Vorhersagen” über die wahrscheinlich auftretenden Varianten während der Entwicklung des Virus.

Blick in die Vergangenheit: Beweis der Präzision

Die Präzision der KI wurde durch einen Rückblick in die Vergangenheit unter Beweis gestellt. Die Wissenschaftler stellten die Uhr auf Januar 2020 zurück, kurz vor Beginn der Covid-19-Pandemie, und fütterten das System ausschließlich mit den damals verfügbaren Daten. Laut dem Bericht sagte “EVEscape” nicht nur die Mutationen vorher, die am häufigsten auftreten würden, sondern auch die SARS-CoV-2-Varianten, die höchstwahrscheinlich problematisch werden könnten. Darüber hinaus identifizierte das Tool antikörperbasierte Therapien, die ihre Wirksamkeit im Verlauf der Pandemie verlieren könnten. Die Entwickler behaupten: “Wäre es zu Beginn der Pandemie verfügbar gewesen, hätte 'EVEscape' die häufigsten Mutationen und die besorgniserregendsten Varianten von Covid vorhergesagt.”

Zurzeit kommt “EVEscape” zum Einsatz, um aufkommende Covid-Varianten zu analysieren und festzustellen, welche möglicherweise besonders gefährlich sind. Das Tool bewertet jede Variante, die in eine weltweite Datenbank mit Covid-Sequenzen eingemeldet wird. Ein höherer Wert deutet darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass diese Variante der Immunität durch eine vorherige Infektion oder Impfung entgeht.

Einsatz in der Gegenwart: Analyse aufkommender Covid-Varianten

Alle zwei Wochen stellen die Wissenschaftler eine Liste neuer Varianten zusammen, die der Weltgesundheitsorganisation (WHO) bei der Planung für die Pandemie unterstützen soll. Im Moment hat “EVEscape” drei Varianten als am besorgniserregendsten identifiziert:

BA.2.86.1

Eine untergeordnete Variante des Pirola-Stamms, der mehr Mutationen als üblich aufweist.

XBB.1.5

Auch als Kraken-Variante bekannt, erlebte zu Beginn des Jahres einen signifikanten Anstieg weltweit.

DV.7.1

Ist ein entfernter Verwandter von der ursprünglichen Omikron-Variante.