5 Jahre AlphaFold: Nobelpreis, 200 Millionen Proteine, medizinische Durchbrüche
DeepMinds KI knackt den Code des Lebens und ermöglicht Forschern weltweit den Zugriff auf die digitale Biologie.
Vor genau fünf Jahren gelang einem Team von Google DeepMind, was Wissenschaftler ein halbes Jahrhundert lang für fast unmöglich hielten: Die künstliche Intelligenz AlphaFold 2 löste das Problem der Proteinfaltung. Was 2020 als technologischer Durchbruch begann, wurde 2024 mit dem Nobelpreis für Chemie gekrönt und ist heute das Fundament einer neuen Art von Wissenschaft. Für die Forschung bedeutet dies nicht nur theoretischen Ruhm, sondern konkrete medizinische Fortschritte, die vorher Jahrzehnte gedauert hätten.
Die Demokratisierung der Biologie
Der eigentliche Wendepunkt war nicht nur die algorithmische Leistung beim CASP 14 Wettbewerb, sondern die Entscheidung, dieses Wissen zugänglich zu machen. Mit der Veröffentlichung der AlphaFold Protein Database im Jahr 2021 stellte DeepMind der Welt Vorhersagen für über 200 Millionen Proteinstrukturen zur Verfügung.
Das Ergebnis ist eine massive Beschleunigung der Forschung. Musste früher oft mehr als ein Jahr und viel Geld investiert werden, um eine einzige Proteinstruktur experimentell zu bestimmen, liefert die KI diese Daten nun in kürzester Zeit. Über drei Millionen Forscher in 190 Ländern nutzen das System mittlerweile. Besonders bemerkenswert ist dabei die Verbreitung: Mehr als eine Million dieser Nutzer stammen aus Ländern mit niedrigen oder mittleren Einkommen, was zeigt, dass High-Tech-Forschung nicht mehr nur ein Privileg elitärer Institute ist.
Unabhängige Analysen bestätigen, dass Forscher, die AlphaFold nutzen, rund 40 Prozent mehr neue experimentelle Proteinstrukturen einreichen. Diese Arbeiten werden zudem doppelt so häufig in klinischen Studien zitiert wie herkömmliche Publikationen der Strukturbiologie.
Von der Honigbiene bis zur Herzmedizin
Die abstrakten Zahlen übersetzen sich in greifbare Erfolge. In Europa nutzen Wissenschaftler die KI, um Vitellogenin zu verstehen – ein Schlüsselprotein für das Immunsystem von Honigbienen. Diese Erkenntnisse fließen direkt in Zuchtprogramme ein, um widerstandsfähigere Bestäuber zu züchten und das Bienensterben zu bekämpfen.
Ein weiteres Beispiel betrifft die Volkskrankheit Nummer eins: Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Das Protein Apolipoprotein B100 (apoB100) spielt eine zentrale Rolle beim "schlechten" LDL-Cholesterin und damit bei Arterienverkalkung. Seine Struktur glich jahrzehntelang einem Rätsel. AlphaFold 2 half dabei, die komplexe, käfigartige Form dieses Proteins zu entschlüsseln. Pharmazeutische Forscher besitzen nun den Bauplan, um präzise Medikamente gegen Herzkrankheiten zu entwickeln.
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AlphaFold 3 und der Traum der digitalen Biologie
Während AlphaFold 2 die Proteine entschlüsselte, geht der Nachfolger AlphaFold 3 einen entscheidenden Schritt weiter. In Zusammenarbeit mit dem 2021 gegründeten Unternehmen Isomorphic Labs zielt das neue Modell auf die gesamte "digitale Biologie" ab. Es beschränkt sich nicht mehr nur auf Proteine, sondern sagt die Interaktionen fast aller lebenswichtigen Moleküle voraus.
Dazu gehören DNA, RNA und sogenannte Liganden. Letzteres sind kleine Moleküle, die oft als Basis für Medikamente dienen. AlphaFold 3 ermöglicht einen ganzheitlichen Blick darauf, wie ein potenzieller Wirkstoff an sein Zielprotein bindet oder wie Proteine mit genetischem Material interagieren.
Das Ziel ist ambitioniert: Die KI soll nicht mehr nur assistieren, sondern den Prozess der Medikamentenentwicklung grundlegend verändern. DeepMind sieht AlphaFold dabei als Blaupause für die gesamte Wissenschaft – ein Werkzeug, das Forschung von der Fusionsenergie bis zu den Erdwissenschaften auf "digitale Geschwindigkeit" beschleunigt.