Münster (mfm/nn) - Sie gelten als die „stille Pandemie“ des 21. Jahrhunderts: Antibiotika-Resistenzen. Eine Bedrohung, die global jährlich bis zu fünf Millionen Menschenleben fordert – und daher auch in Zeiten von Kriegen und anderen globalen Krisen nicht aus dem Blick geraten sollte. Dr. Raphael Koch, Prof. Julian Varghese und Prof. Frieder Schaumburg von der Universität Münster haben vor diesem Hintergrund ein interdisziplinäres Forschungsprojekt initiiert: Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) soll die Prognose und Bekämpfung von Antibiotika-Resistenzen verbessert werden. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Vorhaben über die nächsten drei Jahre mit 750.000 Euro.

Ein zentrales Problem bei der Antibiotika-Resistenz ist die langsame Diagnostik in mikrobiologiscRen Laboren. Das Forschertrio will deshalb mit Hilfe bereits vorhandener Daten Prognosen ermöglichen, welche Antibiotika wirksam sein werden, noch bevor die Laborergebnisse vorliegen. Dabei werden verschiedene Daten in den Blick genommen: Massenspektrometrie-Profile von Proteinen, Informationen über Vorerkrankungen, Reiseverhalten der Erkrankten oder Umweltfaktoren wie Wohnort und Jahreszeit. Damit die KI Resistenzen zuverlässig erkennt, kommen Methoden des maschinellen Lernens (ML) zum Einsatz: Der Algorithmus wird mit Daten über minimale Hemmkonzentrationen verschiedener Erreger „gefüttert“ und trainiert, um auf Grundlage dieser Angaben Vorhersagen für die Hemmkonzentrationen neuer Erreger treffen zu können. 

Sobald für jede Kombination aus Erreger und Antibiotikum ein ML-Modell erstellt ist, wollen die Projektbetreuer testen, ob dieses Modell auch im klinischen Alltag die Verschreibung von Antibiotika optimieren und so Resistenzen minimieren kann. „Ein wichtiges Werkzeug für die Eindämmung von Antibiotikaresistenzen ist die schnelle Testung von Bakterien“, erklärt Prof. Schaumburg. „Dadurch können unwirksame Antibiotika-Therapien früher gestoppt und effektive Medikamente schneller verabreicht werden“.

Da Resistenzen oft regional variieren, arbeitet das Team, das die Kompetenzen dreier münsterscher Institute vereint - Biometrie und Klinische Forschung, Medizinische Informatik und Medizinische Mikrobiologie -, auch mit der Universität Greifswald zusammen. So lässt sich überprüfen, ob die Ergebnisse auf andere geografische Regionen übertragbar sind. Münster bleibt jedoch der zentrale Knotenpunkt der interdisziplinären Zusammenarbeit. Schaumburg zeigt sich optimistisch: „Der Hoffnung ist natürlich, dass unsere Ergebnisse und Erkenntnisse mittelfristig in die Routinediagnostik überführt werden können. Das Projekt hat also eine klare translationale Perspektive – mit der Aussicht, dass es in Zukunft stiller um das Thema Antibiotika-Resistenz werden könnte.“