KI in der Arzneistoffentwicklung und im Pharmaziestudium
Lernziele und Themen des Seminars
Bildquelle: Niklas Doering
In der Arbeitsgruppe von Gerhard Wolber dreht sich vieles darum, wie man neue medizinische Wirkstoffe gezielt am Computer entwickeln kann. Dabei spielt Künstliche Intelligenz eine immer größere Rolle: Sie kann helfen, Moleküle zu verstehen, ihre Eigenschaften vorherzusagen, potenzielle Wirkstoffe frühzeitig zu bewerten und ihre Risiken besser abzuschätzen. Das spart Zeit und Kosten. Deshalb sollen Studierende früh lernen, mit KI in der Forschung zu arbeiten.
Schneller zum Wirkstoff mit KI
Denn der Weg zu einem neuen Medikament ist lang: Am Anfang werden oft Millionen von Molekülen untersucht. Nach mehreren Auswahl- und Testphasen – von der ersten Suche über präklinische Untersuchungen bis zu klinischen Studien am Menschen – bleibt am Ende meist nur ein einziger Wirkstoff übrig, der tatsächlich als Arzneimittel zugelassen wird. Dieser Prozess kann zehn bis zwölf Jahre dauern.
Etwas schneller geht es mit KI-Software: Sie durchsucht den riesigen „chemischen Raum“ möglicher Moleküle und filtert Schritt für Schritt geeignete Kandidaten heraus. Zuerst werden Moleküle ausgewählt, die überhaupt synthetisiert werden können. Danach bleiben solche übrig, die typischen Eigenschaften von Arzneistoffen („drug-like“) besitzen. Schließlich werden die Moleküle identifiziert, die am gewünschten Zielprotein aktiv sind – also echte Kandidaten für neue Medikamente.
Studierende lernen virtuelles Screening
Wie solche Methoden praktisch funktionieren, lernen Studierende im Seminar „KI im virtuellen Screening – Praktische Einführung für Pharmazie-Studierende“. Sie erhalten Einblick in moderne KI-Methoden, lernen molekulare Repräsentationen und verschiedene Modellarchitekturen kennen und trainieren sogar ihr eigenes KI-Modell. Mit interaktiven Jupyter Notebooks führen die Teilnehmenden eigene Analysen durch und erleben Schritt für Schritt, wie KI in der modernen Wirkstoffforschung eingesetzt wird. Aktuell wird der Kurs in den Semesterferien auf Anfrage als Wahlpflichtfach im Zuge des Pharmaziestudiums angeboten