KI und CRISPR kombiniert für präzise Genbearbeitung

Ein Forschungsteam der Universität Zürich hat eine bahnbrechende Methode zur präzisen DNA-Veränderung entwickelt, die künstliche Intelligenz (KI) mit der CRISPR-Gene-Editing-Technologie verbindet. Diese neuartige Herangehensweise ermöglicht es, genetische Veränderungen mit bisher unerreichter Genauigkeit und Effizienz vorzunehmen. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Biotechnology veröffentlicht und markieren einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der molekularen Biologie und der personalisierten Medizin. Die klassische CRISPR-Cas9-Technologie ermöglicht es Wissenschaftlern, gezielt bestimmte Abschnitte der DNA zu schneiden und zu verändern. Allerdings bleibt das Risiko von „Off-Target-Effekten“ bestehen – also unerwünschten Veränderungen an nicht-zielgerichteten Stellen im Genom. Um dieses Problem zu lösen, nutzten die Zürcher Forschenden KI-Algorithmen, die aus einer riesigen Menge genetischer Daten lernen, um die optimale CRISPR-Strategie für jede Zielstelle vorherzusagen. Die KI analysierte nicht nur die DNA-Sequenz, sondern auch strukturelle und funktionelle Merkmale des Genoms, um die Wahrscheinlichkeit von Fehlern deutlich zu reduzieren. Ein zentrales Merkmal der neuen Methode ist ihre Anpassungsfähigkeit: Die KI kann in Echtzeit auf neue Zielgenom-Regionen reagieren und präzise Guide-RNAs generieren, die die Cas9-Enzyme exakt an die gewünschte Stelle führen. Dies führt zu einer signifikant höheren Treffsicherheit und geringeren Nebenwirkungen. In Tests an menschlichen Zellkulturen konnte das System gezielte Genveränderungen mit einer Genauigkeit von über 95 Prozent erreichen – weit über den Werten herkömmlicher Ansätze. Die Anwendungen dieser Technologie sind vielfältig. In der medizinischen Forschung könnte sie helfen, genetische Erkrankungen wie Mukoviszidose, Sichelzellenanämie oder bestimmte Krebsformen gezielt zu behandeln. Zudem könnte sie die Entwicklung von personalisierten Therapien beschleunigen, bei denen die Behandlung auf das individuelle Genom des Patienten abgestimmt wird. In der Landwirtschaft könnte die Methode die Züchtung von widerstandsfähigeren und ertragreicherem Pflanzenmaterial revolutionieren, ohne auf traditionelle gentechnische Methoden zurückgreifen zu müssen. Die Forschung wurde durch die enge Kooperation zwischen Genetikern, Informatikern und Bioinformatikern ermöglicht. Die KI-Modelle wurden mit Daten aus mehreren hundert Genom-Editing-Experimenten trainiert, wodurch sie lernfähig und skalierbar sind. Die Forscher betonen, dass die Methode nicht nur genauer, sondern auch kostengünstiger und schneller ist als bisherige Verfahren. Industrielle Experten sehen in der Kombination aus KI und CRISPR einen Meilenstein. „Dies ist nicht nur eine Verbesserung, sondern eine Transformation des Gene-Editing“, sagt Dr. Lena Weber, Biotechnologin bei einem Schweizer Biotech-Startup. „Die KI übernimmt die Komplexität, die menschliche Intuition nicht mehr bewältigen kann.“ Unternehmen wie Editas Medicine und CRISPR Therapeutics haben bereits Interesse an der Technologie bekundet, und erste Pilotprojekte zur klinischen Anwendung sind in Planung. Die Universität Zürich positioniert sich damit als führende Institution im Bereich der intelligenten Genom-Technologien. Die Methode könnte in den kommenden Jahren nicht nur die Forschung verändern, sondern auch die Grenzen der medizinischen Therapie erweitern – mit weitreichenden Konsequenzen für Gesundheit, Lebensqualität und biotechnologische Innovation.