Software als Erkenntnis-Turbo

Mit einem Analyseprogramm spüren Forscher in zigtausenden Veröffentlichungen neue molekulare Verbindungen auf, die für Krebstherapien wichtig sein könnten. Das könnte die Entwicklungskosten neuer Medikamente senken und wissenschaftliches Arbeiten beschleunigen.

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Von
  • Tom Simonite

Mit Hilfe eines Analyseprogramms von IBM spüren US-Forscher in zigtausenden Veröffentlichungen neue molekulare Verbindungen auf, die für Krebstherapien wichtig sein könnten. Der Ansatz könnte die Entwicklungskosten neuer Medikamente senken und das wissenschaftliche Arbeiten beschleunigen.

Die Suche nach neuen Wirkstoffen gegen Krankheiten ist, zum Leidwesen der Pharmaindustrie, ziemlich aufwändig. Den Überblick über die Flut wissenschaftlicher Veröffentlichungen zu behalten, auch. Ein Fall für den Rechner, mag man sich einmal mehr bei IBM gedacht haben. Gemeinsam mit dem Baylor College of Medicine hat der IT-Konzern eine Software entwickelt, die selbständig wissenschaftliche Aufsätzen in Massen „lesen“ – und offenbar auch analysieren kann. In einem Versuch mit 60.000 Papern destillierte die Software Erkenntnisse heraus, die zu neuen Medikamenten zur Krebsbehandlung führen könnten.

In den Aufsätzen ging es um das Protein p53, das beim Wachstum von Krebszellen eine Rolle spielt. Das Verhalten von p53 wird von Enzymen reguliert, den sogenannten Kinasen, gegen die sich bereits heute viele Krebsbehandlungen richten. „Die p53-Biologie spielt für alle Arten von Krankheiten eine wichtige Rolle“, sagt Olivier Lichtarge vom Baylor College.

Die Software sammelte sämtliche Sätze in den 60.000 Aufsätzen, die sich mit Kinasen beschäftigen und verdichtete daraus das bekannte Wissen über die Enzyme. In einem nächsten Schritt legte das Programm eine Liste mit Proteinen an, die in der Literatur erwähnt werden und ebenfalls zu den Kinasen gehören könnten, bisher aber nicht als solche bekannt sind.

„Wir haben zehn dieser Proteine getestet“, sagt Lichtarge. „Sieben scheinen echte Kinasen zu sein.“ Die Ergebnisse der neuen Studie hat Lichtarge kürzlich auf einer Tagung am IBM Almaden Research Lab präsentiert.

Zuvor hatten die Forscher die Software Veröffentlichungen von vor 2003 analysieren lassen, um zu prüfen, ob sie daraus auf die Kinasen schließen würde, die erst nach 2003 entdeckt wurden. Tatsächlich identifizierte die Software sieben der neun in Frage kommenden Enzyme. „Typischerweise wird jedes Jahr eine neue Kinase gefunden“, sagt Lichtarge. Dieses Entdeckungstempo könnte sich nun deutlich beschleunigen.

Die Tests müssen allerdings noch durch das Peer-Review-Verfahren wissenschaftlicher Journale gehen, die Ergebnisse wiederum in Laborexperimenten bestätigt werden. Dafür seien sorgfältige empirische Prüfungen nötig, betont Lawrence Hunter, Direktor des Center for Computational Pharmacology an der University of Colorado in Denver. Solche Analysewerkzeuge würden allerdings für den Fortschritt in der Pharmazeutik dringend gebraucht.

Bislang ist die Software nur für das Aufspüren von Kinasen konfiguriert. Laut Lichtarge könne sie aber auch für die Suche nach Phosphatasen ausgelegt werden. Das sind die Enzyme, die durch Kinasen ausgelöste Prozesse wieder umkehren. Auch andere Proteine, die mit p53 wechselwirken, könnten über die Software identifiziert werde.

Mit der Kooperation mit dem Baylor College wolle IBM seine Analysewerkzeuge erweitern, sagt Ying Chen vom IBM Almaden Research Center. Schon jetzt stattet der Konzern Pharmaunternehmen mit ähnlichen Tools aus, die Veröffentlichungen, Patente und Datenbanken molekularer Verbindungen durchforsten. Diese Suchläufe erfassen deutlich mehr Material, als Wissenschaftler in überschaubarer Zeit bewältigen können.

Allein im vergangenen Jahr seien der Medline Database der US-Nationalbibliothek mehr als eine Million biomedizinische Veröffentlichungen hinzugefügt worden, sagt Hunter. Der Gesamtbestand liege derzeit bei 23 Millionen. Manche Informationen, die in Artikeln zunächst als unerhebliche Details erscheinen, würden sich erst in einem größeren Zusammenhang als bedeutsam herausstellen.

Die Entwicklung eines neuen Medikaments kostet üblicherweise zwischen einer halben und einer Milliarde Dollar. „Von den Stoffen, die am Anfang als Kandidaten für einen neuen Wirkstoff in der Auswahl stehen, schaffen es 90 Prozent nicht auf den Markt“, sagt Chen. Die Kosten dieser Fehlschläge gelten als einer der Gründe, warum manche neuen Medikamente so teuer sind.

Bei der Suche nach wichtigen Veröffentlichung mit neuen Erkenntnissen richtet sich die Wissenschaft bislang vor allem nach der Reputation einer Forschungseinrichtung oder einer Forschergruppe, die ein Paper veröffentlicht hat. Wie oft dieses von Fachkollegen zitiert wird, geht ebenfalls in die Bewertung ein. Software könnte hingegen alle Veröffentlichungen unter die Lupe nehmen. „Man könnte gar direkt in die Software hinein veröffentlichen und schauen, wie disruptiv der Artikel ist“, sagt Lichtarge.

Lawrence Hunter sieht für die Software-Analyse noch mehr Möglichkeiten. Sie könnte schon in einem frühen Forschungsstadium zum Einsatz kommen und Belege für oder wider eine Hypothese aus den Publikationen herausfiltern. „Ich glaube, das würde die Wissenschaft wirklich schneller machen“, sagt Hunter. „Wir verschwenden oft viel Zeit im Labor, weil wir nicht jedes Detail der Fachliteratur kennen.“

(nbo)