Künstliche Intelligenz erforscht das menschliche Virom

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – In einer bahnbrechenden Initiative haben sich fünf Universitäten zusammengeschlossen, um das menschliche Virom zu erforschen. Diese Anstrengung wird durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz unterstützt, um die unzähligen Viren zu identifizieren, die in unserem Körper leben, ohne uns krank zu machen.

Die Vorstellung, dass unser Körper von Billionen von Viren bewohnt wird, mag zunächst beunruhigend erscheinen. Doch die meisten dieser Viren sind harmlos, einige könnten sogar nützlich sein. Wissenschaftler schätzen, dass nur ein Bruchteil dieser Viren bisher identifiziert wurde. Um dieses Wissen zu erweitern, haben sich fünf Universitäten zusammengeschlossen, um das sogenannte Human Virome Program zu starten. Diese fünfjährige Initiative wird durch 171 Millionen US-Dollar an staatlicher Förderung unterstützt und zielt darauf ab, die Rolle des menschlichen Viroms für unsere Gesundheit zu verstehen. Die Forscher werden Proben von Speichel, Stuhl, Blut und anderen Körperflüssigkeiten von Tausenden von Freiwilligen sammeln. Mit Hilfe von KI-Systemen sollen diese Proben analysiert werden, um die Auswirkungen des Viroms auf unsere Gesundheit zu erforschen. Die ersten Hinweise auf das menschliche Virom wurden bereits vor über einem Jahrhundert entdeckt, als Wissenschaftler Viren im Stuhl identifizierten, die Bakterien im Darm infizieren konnten. Diese sogenannten Phagen wurden auch im Mund, in der Lunge und auf der Haut gefunden. In den frühen 2000er Jahren führten neue genetische Sequenzierungsmethoden zur Entdeckung weiterer Viren in Speichel, Blut und Stuhl. Diese Technologie ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Anzahl der Viren in unserem Körper zu schätzen, indem sie Kopien von Virengenen zählten. Ein Gramm Stuhl enthält Milliarden von Phagen, und jede Person kann Hunderte oder sogar Tausende von Phagenarten beherbergen. Die Vielfalt der Viren, die menschliche Zellen infizieren, hat sich als überraschend groß erwiesen. 1997 entdeckten Forscher in Japan eine völlig neue Virusfamilie, die als Anelloviren bekannt wurde. Kürzlich wurde eine Studie veröffentlicht, die über 800 neue Arten von Anelloviren enthüllte, was die Gesamtzahl der bekannten Arten auf über 6.800 erhöht. Einige aktuelle Studien werfen Fragen zur Definition eines Virus auf. Ein Standardvirus besteht aus einer Proteinhülle, die Gene enthält, die entweder in doppelsträngiger DNA oder einzelsträngiger RNA kodiert sind. Doch Wissenschaftler entdecken, dass unser Körper auch winzige Ringe aus frei schwebender RNA beherbergt. Die Erforschung des menschlichen Viroms steht noch am Anfang, und viele Fragen bleiben unbeantwortet. Viren sind so klein, dass sie unbemerkt in Zellen lauern können. Einige können sogar ihre Gene in die DNA der Wirtszelle einschleusen und dort jahrelang versteckt bleiben, bevor sie sich replizieren. Neue Werkzeuge sind erforderlich, um diese Herausforderungen zu meistern. Dr. Pardis Sabeti, eine computergestützte Biologin an der Harvard T.H. Chan School of Public Health, entwickelt mit ihrem Team ein KI-System, das im Human Virome Program eingesetzt wird, um subtile Merkmale von Virengenen zu entdecken. Die Forscher werden dann versuchen herauszufinden, welche Rolle all diese Viren in unserem Körper spielen. Traditionell wurden Phagen als Räuber von Bakterien betrachtet, die diese rücksichtslos töten, um mehr Kopien von sich selbst zu erzeugen. Doch neuere Experimente deuten auf eine viel komplexere Beziehung hin. In unserem Körper vernichten Phagen ihre Wirtsbakterien in der Regel nicht. Bakterien könnten sogar von ihrer Beziehung zu Phagen profitieren, die Gene von einem Wirtsmikroben auf einen anderen übertragen und möglicherweise deren Überleben fördern. Diese Partnerschaft könnte auch für unsere Gesundheit von Vorteil sein. Jüngste Studien legen nahe, dass Phagen Abwehrgene verteilen, die ihre Wirte nutzen können, um eindringende Krankheitserreger abzuwehren. Cytomegaloviren könnten uns sogar vor Hautkrebs schützen. Dr. Shadmehr Demehri, ein Krebsimmunologe an der Harvard University, hat Hinweise darauf gefunden, dass Cytomegaloviren in Hautzellen aktiv werden, die durch die Sonne geschädigt wurden. Die infizierten Zellen produzieren virale Proteine, die die Aufmerksamkeit benachbarter Immunzellen auf sich ziehen. Diese greifen die geschädigten Zellen an und könnten so verhindern, dass sie sich zu Krebs entwickeln. Dr. Demehris Studien haben gezeigt, dass auch humane Papillomaviren dazu beitragen können, Hautzellen zu zerstören, die Gefahr laufen, einen Tumor zu bilden. Dies stellt einen Paradigmenwechsel in der Art und Weise dar, wie wir Viren im Allgemeinen betrachten.

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