Der Einsatz von Tieren in der biomedizinischen Forschung gibt es seit Jahrhunderten – Foto: AI
Einschränkungen von Tiermodellen
Mäuse, Kaninchen, Affen und viele andere Tiere dienen seit Generationen als Labortiere. Sie werden eingesetzt, um die Toxizität von Medikamenten zu testen, Krankheiten zu erforschen und neue Behandlungsmethoden zu erproben. Immer mehr wissenschaftliche Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass Tierstudien die biologischen Reaktionen beim Menschen nicht immer genau widerspiegeln.
Laut der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) scheitern bis zu 90 % der Medikamente, die bei Tieren positive Ergebnisse zeigten, in Studien am Menschen. Der Grund dafür sind erhebliche Unterschiede in den Genen, der biologischen Struktur und dem Immunsystem von Mensch und Tier, die eine effektive Übertragung von Tierdaten erschweren.
Darüber hinaus ist die Pflege von Tierversuchsmodellen zeitaufwändig, kostspielig und ethisch umstritten. Dies motiviert Wissenschaftler, nach alternativen Lösungen zu suchen, und KI ist eine der vielversprechendsten Richtungen.
Künstliche Intelligenz: Datenbereinigung und Bio-Mimik
KI ist in der Lage, riesige Datenmengen zu verarbeiten und zu analysieren, was Menschen in kurzer Zeit nicht leisten können. In der biomedizinischen Forschung kann KI Hunderttausende wissenschaftliche Arbeiten überprüfen, die Molekülstruktur Zehntausender Verbindungen analysieren und die Toxizität, Wirksamkeit und Wirkungsweise von Medikamenten auf den menschlichen Körper vorhersagen, ohne dass Tierversuche erforderlich sind.
Eine aktuelle Studie in den USA zeigte, dass KI die Lebertoxizität einer Substanz mit einer Genauigkeit von bis zu 87 Prozent vorhersagen kann – deutlich besser als viele aktuelle Testmethoden. Wissenschaftler simulierten sogar über 100.000 „virtuelle Mäuse“ auf einem Computersystem, um die Wirksamkeit des Medikaments zu testen. Dies ist in der realen Welt aus ethischen und finanziellen Gründen nicht möglich.
KI wird auch in der COVID-19-Impfstoffforschung eingesetzt und verkürzt die Entwicklungszeit erheblich. Mithilfe von KI können Wissenschaftler schnell Regionen viraler Proteine (Epitope) identifizieren, die wahrscheinlich eine Immunreaktion auslösen. So können sie wirksame Impfstoffe entwickeln, ohne in vielen frühen Phasen auf herkömmliche Mausmodelle zurückgreifen zu müssen.
KI funktioniert nicht allein, sondern wird oft mit Biotechnologien wie Organoiden, 3D-gedrucktem Gewebe oder Body-on-Chip-Systemen kombiniert. Diese Modelle nutzen menschliche Zellen, um die biologischen Funktionen von Leber, Herz, Gehirn usw. zu simulieren. In Kombination mit KI kann das System komplexe Arzneimittel- oder Krankheitsreaktionen in einer Umgebung analysieren, die dem menschlichen Körper sehr nahe kommt.
So lieferte beispielsweise künstliches Lungengewebe, das mit KI verbunden war, um die Durchdringung des SARS-CoV-2-Virus zu bestimmen, Ergebnisse, die denen von Mäusen entsprachen, jedoch deutlich schneller und präziser. So können Tests nun personalisierter und patienteneigener Stammzellen durchgeführt werden, anstatt wie bisher standardisierte Tiermodelle zu verwenden.
Gestaltung einer tierversuchsfreien Ära in der biomedizinischen Forschung
Die Kombination aus KI und Biotechnologie ebnet den Weg für eine neue Ära tierversuchsfreier Forschung, die nicht nur Kosten und Zeit spart, sondern auch die Genauigkeit der Vorhersage von Arzneimittelreaktionen verbessert, insbesondere da die personalisierte Medizin immer mehr zum Mainstream wird.
Viele Länder, darunter die USA, haben begonnen, die Vorschriften zu lockern, die Tierversuche vor klinischen Studien vorschreiben. Dies ist ein klares Signal dafür, dass sich die Wissenschaft verändert und mithilfe künstlicher Intelligenz schrittweise zu einem effizienteren, humaneren und moderneren Forschungsmodell übergeht.
Quelle: https://tuoitre.vn/nghien-cuu-khong-dong-vat-cong-nghe-mo-loi-cho-y-sinh-tuong-lai-20250609142417126.htm
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