BioNTech und InstaDeep entwickeln Frühwarnerkennungssystem für COVID-Varianten

Unternehmen für Immuntherapie BioNTech und KI-Unternehmen InstaDeep haben eine neue Berechnungsmethode entwickelt, die weltweite Sequenzierungsdaten analysiert, um Hochrisikovarianten von SARS-CoV-2 vorherzusagen. Das Frühwarnsystem (EWS) verwendet KI-berechnete Immun-Escape- und Fitness-Metriken.

Hochrisikovarianten erkennen

Durch die Kombination der Strukturmodellierung des viralen Spike-Proteins und des KI-Algorithmus erkennt die Methode schnell potenzielle Hochrisikovarianten, die in SARS-CoV-2-Sequenzdatenspeicher eingegeben werden. Dies ist innerhalb eines Tages möglich und die Unternehmen konnten die Vorhersagen anhand generierter und öffentlich verfügbarer Daten validieren.

Das System identifizierte mehr als 90 % der von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) benannten Varianten im Durchschnitt zwei Monate im Voraus. Die Varianten Alpha, Beta, Gamma, Theta, Eta und Omicron wurden vom EWS in derselben Woche entdeckt, in der ihre Sequenz erstmals hochgeladen wurde. 

Die neue Studie zeigt, dass das EWS neue Varianten in wenigen Minuten bewerten kann und vollständig skalierbar ist, wenn neue Variantendaten veröffentlicht werden. 

BioNTech und InstaDeep 

Ugur Sahin, MD, ist Chief Executive Officer und Mitbegründer von BioNTech.

„Mit den fortschrittlichen Rechenmethoden, die wir in den letzten Monaten entwickelt haben, können wir Sequenzinformationen des Spike-Proteins analysieren und neue Varianten nach ihrem vorhergesagten Immun-Escape- und ACE2-Bindungs-Score einordnen“, sagte Sahin. „Die frühzeitige Kennzeichnung potenzieller Hochrisikovarianten könnte ein wirksames Instrument sein, um Forscher, Impfstoffentwickler, Gesundheitsbehörden und politische Entscheidungsträger zu alarmieren und so mehr Zeit zu gewinnen, auf neue besorgniserregende Varianten zu reagieren.“

Karim Beguir ist Mitbegründer und CEO von InstaDeep.

„Derzeit werden jede Woche mehr als 10,000 neuartige Variantensequenzen entdeckt, und menschliche Experten können mit komplexen Daten dieser Größenordnung einfach nicht umgehen.“ Wir haben diese Herausforderung gemeistert, indem wir die leistungsstarken KI-Funktionen der DeepChain-Plattform von InstaDeep in Kombination mit dem SARS-CoV-2-Know-how und der Technologie von BioNTech eingesetzt haben. Zum ersten Mal konnten Hochrisikovarianten sofort erkannt werden, was möglicherweise Monate kostbarer Zeit spart. Wir freuen uns, unsere Forschungsarbeit öffentlich zugänglich zu machen und freuen uns vor allem auf ihre weitere Wirkung in der Praxis“, sagte Beguir.

Über einen Zeitraum von 11 Monaten konnte das EWS die von der WHO benannten Varianten von den nicht ausgewiesenen unterscheiden.

Das neu entwickelte System erfolgt im Zuge der fortgesetzten Zusammenarbeit von BioNTech und InstaDeep bei der Kombination von KI und Immunologie, was die Unternehmen bereits seit November 2020 tun. Die beiden Unternehmen gründeten ein gemeinsames KI-Innovationslabor in London (Großbritannien) und Mainz (Deutschland). Ziel des Labors ist es, die Entdeckung und Entwicklung neuartiger Arzneimittel, die Proteintechnik, die Herstellung und die Optimierung der Lieferkette voranzutreiben.