Mit KI aus Riesenmengen biomedizinischer Daten Sinnvolles entstehen lassen
Genome, Proteome, Metabolome, Exposome: Geht es um menschliche Zellen und Gewebe, herrscht kein Mangel an Daten. Die Frage stellt sich: „Was machen wir damit?“ „Wir verfügen über riesige Datenmengen, aber die vorhandenen Methoden zur Verarbeitung dieser Daten haben ihre Grenzen“, erklärt Nataša Pržulj(öffnet in neuem Fenster), Professorin für Computerbiologie an der Mohamed bin Zayed University of Artificial Intelligence(öffnet in neuem Fenster) in Abu Dhabi. „Das erschwert es in Wissenschaft und Medizin erheblich, diese Daten in der Praxis tatsächlich zu nutzen.“ Künstliche Intelligenz (KI) könnte sich als hilfreich erweisen. Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts ICON-BIO(öffnet in neuem Fenster) entwickelte Pržulj fortgeschrittene KI-Methoden, mit denen große Datenmengen zusammenführbar und in verwertbare Informationen umwandelbar sind, die die medizinische Behandlung verbessern können.
Von Daten zur Krankheitsbehandlung
Das Team des im Rahmen der Aktivitäten des Europäischen Forschungsrats(öffnet in neuem Fenster) unterstützten Projekts hat mit Erfolg eine Anzahl von KI-Methoden entwickelt, die zur Behandlung von Krankheiten wie etwa verschiedenen Krebsarten, COVID-19 und Parkinson-Krankheit beitragen können. Die Lösungen sind darauf ausgerichtet, die Personalisierung der Medizin voranzutreiben. Beispielsweise wiesen mehrere Algorithmen den Weg zur Entdeckung neuer Biomarker und Wirkstoffziele. Sie können auch dazu dienen, um Patientinnen und Patienten auf der Grundlage ihres individuellen Behandlungsbedarfs in Untergruppen einzuteilen. „Mit der Entwicklung von hochmodernen KI-Methoden für die Präzisionsmedizin verbessert unsere Arbeit die medizinische Versorgung für alle“, stellt Pržulj fest.
Einfachheit als Schlüssel zum Einsatz von AI-Methoden
Die Arbeit des Projekts ICON-BIO zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass in einem der ersten Versuche neue KI-Methoden zur Multiomik-Datenfusion entwickelt werden, sondern auch durch sein Engagement für Einfachheit. „Wir entdeckten schnell, dass eine KI-Methodik umso unverständlicher und damit unbrauchbarer wird, je komplexer sie ist“, fügt Pržulj hinzu. „Indem wir unsere Lösungen einfach halten, stellen wir sicher, dass die Nutzenden die verfügbaren Daten besser verstehen sowie kontrolliert und nachhaltig nutzen können.“ Die projekteigenen KI-Methoden sind nicht nur erklärbar und nutzungsfreundlich, sondern auch daten- und energieeffizient, was bedeutet, dass sie auch nachhaltige Lösungen darstellen.
Inspiration für zukünftige Generationen von Forscherinnen und Wissenschaftlerinnen
Pržulj arbeitet nun an noch anspruchsvolleren KI-Methoden, die den Verbraucherinnen und Verbrauchern die Nutzung medizinischer Daten ermöglichen sollen. Als Teil dieser Bemühungen plant Pržulj, ihre Methoden in eine industrietaugliche Softwareplattform zur Präzisionswirkstoffentdeckung zu integrieren. Nach ihrer Fertigstellung wird die Plattform für zahlreiche Anwendungen in der Präzisionsmedizin und Pharmakologie zur Verfügung stehen, einschließlich der Entdeckung von Wirkstoffen, Zielen und Biomarkern. Doch das Vermächtnis von ICON-BIO geht weit über die wissenschaftlichen Ergebnisse hinaus. „Da es eine von Frauen geführte Initiative war, hoffe ich, dass unsere Arbeit zukünftige Frauengenerationen dazu anregt, sich dem rasanten und spannenden Gebiet der künstlichen Intelligenz in der Biomedizin anzuschließen“, schließt Pržulj. Pržulj stellt fest, dass sich der Erfolg der Projektarbeit dank der Hilfe ihres hervorragenden wissenschaftlichen Teams, darunter Noël Malod-Dognin, einem leitenden Wissenschaftler in ihrem Labor, eingestellt hat.
