MIT sichert sich von ARPA-H bis zu 52,9 Millionen US-Dollar für die Entwicklung von Herbiziden mit generativer KI

MIT gab am 10. November 2026 bekannt, dass das Institut ein Projekt leiten wird, das mit bis zu 52,9 Millionen US-Dollar von ARPA-H, der US-amerikanischen Advanced Research Projects Agency for Health, gefördert wird. Ziel ist es, mithilfe generativer KI sicherere Herbizide zu entwickeln und biologische Systeme zu schaffen, die Agrarchemikalien abbauen.

Das Projekt mit dem Namen „Präzisionslernen für gezielte Unkrautbekämpfung“ (PLOW) ist Teil des STREAM-Programms („Systeme zur Überwachung und Stärkung der Resilienz beim effizienten Management landwirtschaftlicher Betriebsmittel“). Christopher Voigt, Leiter der Abteilung für Bioingenieurwesen am MIT, ist der wissenschaftliche Projektleiter; MIT fungiert als Hauptzuwendungsempfänger. ARPA-H gibt den 18. September 2026 als Beginn der Förderung an.

Warum die Unkrautbekämpfung neue Wirkstoffe braucht

Das Projekt nimmt einen Zielkonflikt in der US-amerikanischen Landwirtschaft in den Blick. Jedes Jahr werden mehr als 1 Milliarde Pfund Herbizide eingesetzt, um erhebliche Ernteverluste zu verhindern und regenerative Praktiken zu ermöglichen, die den Boden schützen. Durch den wiederholten Einsatz konnten jedoch einige Unkräuter Resistenzmutationen entwickeln. Glyphosat veranschaulicht die Herausforderung: Es tötet Unkräuter, indem es EPSP-Synthase hemmt, ein Enzym, das Pflanzen zur Herstellung mehrerer essenzieller Aminosäuren benötigen. Resistenzen machen diesen Wirkmechanismus weniger effektiv.

Gesundheitliche Bedenken stellen eine weitere Anforderung an die Entwicklung. Wie MIT in seiner Mitteilung erklärt, kann der Kontakt mit Herbiziden zu einem erhöhten Risiko für Krebs, Stoffwechsel- und endokrine Erkrankungen sowie weitere gesundheitsschädliche Folgen beitragen. Landarbeiterinnen und Landarbeiter können durch den häufigen Einsatz von Herbiziden damit in Kontakt kommen, während viele Menschen in den USA über Lebensmittel und Trinkwasser geringe Mengen aufnehmen. Bei der Auswahl möglicher Wirkstoffe berücksichtigt die Forschung daher neben der Wirksamkeit gegen Unkräuter auch mögliche Schäden für Menschen und die Umwelt.

Die Versorgungssicherheit ist ein weiteres Ziel. Die Alternativen sollen die Abhängigkeit der USA von importiertem Phosphor verringern, einem wichtigen Bestandteil von Glyphosat. Voigt sagte, die Kombination aus Resistenzen und unsicheren Lieferketten für Vorprodukte könne dazu führen, dass dem Land Agrarchemikalien fehlen, die „für die hohen Ernteerträge und wirtschaftlich tragbaren Preise, die die Vereinigten Staaten heute erzielen, absolut unverzichtbar sind“.

Generative KI im Zusammenspiel mit experimentellem Screening

Die erste Forschungsgruppe von PLOW wird Modelle entwickeln, die entweder chemische Verbindungen oder kleine interferierende RNA-Moleküle (siRNA) vorschlagen. Diese sollen die Pflanzenenzyme stören, auf die Glyphosat und andere Herbizide abzielen. Die Arbeit wird von Connor Coley und Regina Barzilay vom MIT sowie Alexander Tropsha von der University of North Carolina geleitet. Mit den Modellen sollen Wirkstoffkandidaten so optimiert werden, dass sie kostengünstig zu synthetisieren sind, ein geringes Risiko bergen, Resistenzen hervorzurufen oder Menschen zu schädigen beziehungsweise ökologische Schäden zu verursachen, und zugleich wirksam sind.

Das Team geht davon aus, dass die Modelle Milliarden möglicher Wirkstoffkandidaten hervorbringen werden. Deshalb kommt der nächsten Phase eine zentrale Bedeutung zu: Angela Koehler vom MIT und Jaime Cheah vom Broad Institute leiten ein Hochdurchsatz-Screening, um festzustellen, welche Moleküle ihre Zielstrukturen treffen. Anschließend fließen die Screening-Daten an die Computerforschungsgruppe zurück, damit diese ihre Modelle verbessern kann. So entsteht ein iterativer Entwicklungs- und Testzyklus, statt die Ergebnisse der KI als fertiges Herbizid zu betrachten.

Nachdem die Zahl der Wirkstoffkandidaten eingegrenzt wurde, wird eine dritte Gruppe jedes Molekül in Gewächshausversuchen unter verschiedenen landwirtschaftlichen Bedingungen untersuchen. Geleitet wird diese Gruppe von Neal Stewart und Scott Lenaghan an der University of Tennessee in Knoxville, Patrick Tranel an der University of Illinois in Urbana-Champaign, Tim Willson von UNC sowie Robigo-Gründer und CEO Andee Wallace. Die ersten Gewächshaustests mit anfänglichen, auf RNA-Interferenz (RNAi) basierenden Wirkstoffkandidaten sollen bis zum Ende des ersten Programmjahres abgeschlossen sein.

Wirkstoffsuche und Abbau von Chemikalien im Zusammenspiel

Das Projekt befasst sich auch mit bereits verwendeten Chemikalien. Die Forschenden von PLOW planen lebende mikrobielle Systeme, in denen gentechnisch veränderte Bakterien und Pilze Agrarchemikalien und Bestandteile von Formulierungen in Biomasse umwandeln, bevor diese Stoffe in Lebensmittel, Böden oder Gewässer gelangen. Dieser Ansatz soll eine skalierbare Möglichkeit bieten, die Belastung von Menschen und Umwelt zu verringern.

Zusammengenommen decken die Arbeiten von PLOW zur Wirkstoffsuche und zum Abbau zwei der vier technischen Schwerpunkte im Programmplan von STREAM ab: die KI-gestützte Suche nach Herbiziden der nächsten Generation sowie die Entfernung oder den Abbau von Agrarchemikalien. Die anderen Schwerpunkte umfassen die präzise und chemiefreie Unkrautbekämpfung, unter anderem durch Laserablation und kleine autonome Unkrautentferner, sowie eine verbesserte Überwachung von Herbiziden und verwandten Chemikalien. Das US-Gesundheitsministerium startete STREAM am 17. August 2026 und stellte das Programm als Initiative zum Schutz von Landarbeiterinnen und Landarbeitern, Verbraucherinnen und Verbrauchern sowie der Umwelt bei gleichzeitiger Sicherung der Ernteerträge vor.

Die Förderung knüpft den Nutzen generativer KI an eine anspruchsvolle experimentelle Prüfung: Eine umfangreiche Sammlung von Wirkstoffkandidaten ist nur dann hilfreich, wenn Screening und Gewächshausversuche Moleküle identifizieren, die unter landwirtschaftlichen Bedingungen wirken und zugleich die Anforderungen an Kosten, Resistenzrisiken und Sicherheit erfüllen. Die Abbauarbeiten von PLOW setzen an der anderen Seite des Problems an und sollen die Belastung durch bereits verwendete Agrarchemikalien verringern, während neue Alternativen entwickelt werden.