Intelligente Medikamente
Menschliche Zellen auf Gesundung programmieren
22.03.2023 von Benedikt Schöberl / sas
Künstliche Gennetzwerke, die in menschliche Zellen eingebracht werden und dort lokal eine Art Diagnose und Therapie vornehmen – klingt total nach Science Fiction. Ist es auch, und wir bei etit forschen daran.
Mit einem Markerverfahren erkennt das injizierte künstliche Gennetzwerk, ob eine Zelle erkrankt ist, zum Beispiel an Krebs. Sofort werden Gegenmaßnahmen eingeleitet. Diese sorgen dafür, dass sich die erkrankte Zelle erholt– oder führen zu einem kontrollierten Zelltod. Die Krankheit kann sich nicht weiter ausbreiten.
Prof. Dr. techn. Heinz Koeppl
Das künstliche Gennetzwerk erkennt erkrankte Zellen lokal und leitet direkt Gegenmaßnahmen ein. Die Erkrankung wird frühzeitig erkannt, Diagnose und Therapie erfolgen quasi simultan und sehr präzise, ohne das gesunde Zellen in Mitleidenschaft gezogen werden.
Allerdings ist das Verschalten der Gene in solchen Genschaltkreisen zu einem funktionierenden therapeutischen Netzwerk komplex und fehleranfällig. Um hier zuverlässige Ergebnisse erzielen zu können, entwickeln die Forscher:innen um Professor Heinz Koeppl für die Schaltkreise ein computergestütztes Entwurfsverfahren. Dabei kommen sowohl biophysikalische Modelle als auch datenbasierte KI-Modelle zum Einsatz.
Die Technologie könnte in Zukunft auch als Basis für weitere intelligente Medikamente dienen. Und: Das beschriebene Verfahren ist nur ein Beispiel aus einer Myriade an Möglichkeiten, die Technik in der Medizin möglich machen kann.
Elektrotechnik und Informationstechnik an der Schnittstelle zur Biologie
Professor Koeppl und sein Team forschen gemeinsame mit Biolog:innen der TU Darmstadt an der Schnittstelle zwischen Elektrotechnik und Informationstechnik sowie der Biologie: der sogenannten synthetischen Biologie. Damit lassen sich etwa biologische Zellen mit neuen molekularen Funktionalitäten ausstatten. So können zum Beispiel Krankheiten geheilt werde – oder sie entstehen erst gar nicht.
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