Nobelpreis in Chemie: Revolutionäre Fortschritte im Verständnis von Proteinen

David Baker, ein US-amerikanischer Biochemiker, und die Wissenschaftler von Google DeepMind, Sir Demis Hassabis und John Jumper, sind die diesjährigen Gewinner des Nobelpreises für Chemie. Gemeinsam wurden sie für ihre wegweisenden Entdeckungen geehrt, die zur Entschlüsselung der biologischen Geheimnisse von Proteinen beigetragen haben – die Bausteine des Lebens und der Gesundheit. Baker wurde mit einer Hälfte des mit 11 Millionen SEK (1,06 Millionen USD) dotierten Preises für seine Forschungen im Bereich des computergestützten Proteindesigns ausgezeichnet. Die andere Hälfte ging an das DeepMind-Duo für ihre Errungenschaften in der Vorhersage von Proteinstrukturen, wie die Nobelversammlung in Stockholm bekannt gab. Diese Auszeichnung hebt wesentliche Fortschritte in der Erforschung der Funktionsweise von Proteinen und deren Interaktion zur Unterstützung lebender Zellen hervor. Insbesondere die von DeepMind entwickelten AlphaFold-Modelle, die durch künstliche Intelligenz angetrieben werden, haben Hoffnungen geweckt, dass sie mächtige Werkzeuge für die Entwicklung neuer Therapien für schwer behandelbare Krankheiten sein könnten. Baker, Direktor des Instituts für Proteindesign an der Universität Washington, hat eine völlig neue Art von Proteinen erschaffen – eine Leistung, die fast unmöglich schien. Hassabis und Jumper entwickelten ein KI-Modell, um ein 50 Jahre altes Problem zu lösen: die Vorhersage von komplexen Proteinstrukturen. "Beide Entdeckungen eröffnen immense Möglichkeiten", sagte Heiner Linke, Vorsitzender des Nobelchemiekomitees. In einem Telefongespräch mit dem Nobelkomitee sagte Baker, er fühle sich zutiefst geehrt und stehe auf den Schultern von Giganten. Er betonte die Kraft neuer KI-Methoden gegenüber traditionellen wissenschaftlichen Modellen und äußerte seine Begeisterung über die zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten von Proteindesign in Bereichen wie Gesundheit, Medizin, Technologie und Nachhaltigkeit. Seit den frühen 2000er-Jahren nutzt Baker computerunterstütztes Design, um neuartige Proteine aus den 20 verschiedenen Bausteinen, den Aminosäuren, zu konstruieren. Seine Teams entwickelten neue Strukturen für den Einsatz in Impfstoffen, Nanomaterialien und winzigen Sensoren. 2022 nutzten Hassabis und Jumpers Teams das AlphaFold-KI-Modell, um die bisher umfassendste und genaueste Datenbank fast aller bekannten Proteine zu erstellen. Das umfasst etwa 200 Millionen Proteine und wird voraussichtlich die Zeit zur Entdeckung biologischer Erkenntnisse erheblich verkürzen. Hassabis beschrieb die AlphaFold-Innovation im März als effizientere Methode, "die Nadel im Heuhaufen zu suchen". Eine Fähigkeit, die viel Wissenschaft zusammenfasst und neue KI-Systeme äußerst nützlich macht. Die dritte Version von AlphaFold, im Mai von DeepMind vorgestellt, geht über Proteine hinaus und erforscht weitere biochemische Netzwerke. Dazu gehören genetische Codes von DNA und RNA sowie Liganden, Moleküle die an andere binden und wichtige Krankheitsmarker darstellen können. Das Nobelkomitee hob hervor, dass es bereits zahlreiche Anwendungen der AlphaFold-Modelle gibt, wie das Design von Impfstoffen und das Bergbau von Protein-Datenbanken nach neuen Enzymen, die Kunststoffe abbauen können. DeepMind hat ein Tochterunternehmen zur Arzneimittelentdeckung, Isomorphic Labs, ausgegliedert, um auf den wissenschaftlichen Durchbrüchen von AlphaFold aufzubauen. Hassabis erklärte, das Ziel sei es, die Entdeckung neuer Medikamente von fünf auf zwei Jahre zu verkürzen. Michael Dennis, der wissenschaftliche Leiter von CAS, betonte die immense Wirkung der Technologie auf das Verständnis von Krankheitsmechanismen und der Entwicklung neuer Therapien. Die Bekanntgabe des Chemiepreises folgt auf die Verleihung von drei der sechs jährlichen Nobelpreise, die an aufeinanderfolgenden Wochentagen verkündet werden. Die Gewinner des Literaturnobelpreises werden am Donnerstag bekannt gegeben, gefolgt von der Friedensauszeichnung am Freitag und der Wirtschaftswissenschaft am Montag.