Künstliche Intelligenz hilft bei der Suche nach neuen Arzneimittel gegen Flussblindheit

Histologischer Schnitt von Onchocerca volvulus unter dem Mikroskop: Querschnitte eines lebenden weiblichen Wurms mit Nachkommen in den Gebärmuttern. Die symbiotischen Bakterien sind stark rot gefärbt (Foto: IMMIP / UK Bonn)

Wissenschaftler des Universitätsklinikums Bonn entwickeln derzeit eine künstliche Intelligenz, die die Auswertung histologischer Schnitte von Gewebeproben vornimmt. Die Schnitte stammen von Patienten, die mit dem Fadenwurm Onchocerca volvulus – dem Erreger der Flussblindheit – infiziert sind. Die Larven des Fadenwurmes gelangen über einen Stich der Kriebelmücke in die Haut und wachsen dort zu Würmern heran, die in Knötchen unter der Haut leben. Ihre Nachkommen breiten sich über die Lymphkanäle in der Haut bis zum Auge aus und können zur Entzündung der Hornhaut und zur Erblindung führen.

Zur Behandlung empfiehlt die Weltgesundheitsorganisation derzeit den Wirkstoff Ivermectin, der jedoch lediglich die Nachkommen der Würmer abtötet und nicht die ausgewachsenen Würmer. Um auch diese abzutöten, werden derzeit am Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Parasitologie (IMMIP) am Universitätsklinikum Bonn unter der Leitung von Prof. Dr. Achim Hörauf neue Therapien getestet. Hierbei machen sich die Wissenschaftler zu Nutze, dass der Fadenwurm symbiotischen Bakterien beherbergt, ohne die er nicht überleben kann. Werden die Patienten mit dem Antibiotikum Doxycyclin behandelt, so sterben zunächst die Bakterien und in Folge die Würmer ab. Die Behandlung muss jedoch regelmäßig über einen Zeitraum von vier bis sechs Wochen erfolgen und ist somit für Massenbehandlungen in abgelegenen Gegenden mit schlechter Infrastruktur nicht gut geeignet. Daher suchen die Wissenschaftler nach schneller wirksameren Alternativen mit kürzerer Therapiedauer.

Zur Überprüfung des Behandlungserfolgs dieser neuen potenziellen Arzneimittel soll nun künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt werden. Zunächst werden Gewebeschnitte aus den Hautknoten der Patienten angefertigt. Die KI überprüft die Schnitte hinsichtlich der Vitalität der darin enthaltenen ausgewachsenen Würmer. Dabei greifen die Wissenschaftler auf bereits existierende „Deep Learning“-Modelle zur Objekterkennung zurück und „trainieren“ die KI an bereits ausgewerteten Mikroskop-Bildern histologischer Schnitte aus zahlreichen klinischen Studien. Mit dem Einsatz der KI soll der Zeitaufwand für die Auswertungen verringert werden und ein objektiver Standard für die Analyse etabliert werden.