Ein internationales Forscherteam um Prof. Sangmin Lee von der Pohang University of Science and Technology in Südkorea und Nobelpreisträger Prof. David Baker von der University of Washington hat mittels künstlicher Intelligenz neuartige Proteinnanostrukturen entwickelt, die natürliche Viren nachahmen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Nature publiziert. Das Projekt adressiert ein zentrales Problem der biomedizinischen Wirkstoffforschung: Bisherige Ansätze für Proteinnanostrukturen stützten sich fast ausschließlich auf perfekt symmetrische Modelle, was deren Größe und Komplexität stark begrenzte. Die Forscher übertrugen stattdessen das natürliche Prinzip der Quasisymmetrie, das Viren nutzen, um große Schalen aus nur einer Proteinart zu konstruieren. Durch präzise algorithmische Steuerung der Krümmung sowie der Bindungswinkel zwischen den molekularen Bausteinen lässt sich ein einzelnes Protein dazu bringen, je nach Position im Verband sowohl fünfeckige als auch sechseckige Anordnungen einzunehmen. Als Grundgerüst diente ein Trimer, das mit dem KI-System RFdiffusion verbunden wurde, um eine spontane Selbstassemblierung zu gewölbten Hüllen zu erzwingen. Die experimentellen Nachweise per Kryo-Elektronenmikroskopie bestätigten die erfolgreiche Produktion der künstlichen Proteine in Bakterienkulturen. Die Strukturen assemblierten sich eigenständig zu kugelförmigen Nano-Käfigen mit einem Durchmesser von siebzig bis zweihundertzwanzig Nanometern. Während die kleinsten Gebilde komplexen Nano-Fußbällen gleichen, übertrifft die größte Variante diese um das Dreifache. Die Innovation besteht darin, dass die Architektur vollständig de novo durch KI entworfen wurde, ohne biologische Virusvorlagen zu klonieren oder zu modifizieren. Die Technologie verspricht disruptive Anwendungen in der gezielten Drug-Delivery-Systematik, der Verabreichung genetischer Materialien sowie in der Antigenpräsentation für Impfstoffe. Parallel publiziert das Team zudem eine Studie zu zweikomponentigen Protein-Käfigen, was die strategische Führung von Lee in diesem Segment untermauert. Folgeforschung konzentriert sich auf die Feinjustierung der Käfiggrößen mittels interner Gerüstproteine oder Nukleinsäuren als Template.